淺談C# 中的lock 方法與Monitor 類的關係_以及同步與互斥

 

這是一箇舊瓶新裝的話題。只是將我今日的所見所思予以實踐和整理，以備往後所用。同時也提供給大家，希望能有所協助。

 

A  從單例模式說起

代碼如下：

class Program

{

 static void Main(string[] args)

 {

 Singleton demo1 = Singleton.Init();

 Singleton demo2 = Singleton.Init();

 }

}

public class Singleton

{

 private Singleton() { }

 private static Singleton instance = null;

 private static readonly object singleObj = new object();

 public static Singleton Init()

 {

 if (null == instance)

 {

 lock (singleObj) //singleObj 不能使用instance 代替

 {

 if (null == instance)

 {

 instance = new Singleton();

 }

 }

 }

 return instance;

 }

}

關於單例模式，大家可以參考：http://terrylee.cnblogs.com/archive/2005/12/09/293509.html

 

B  關於lock 方法

在以上單列模式的代碼中：

如果將: private static readonly object singleObj = new object();

修改為: private static readonly object singleObj = null;

將在lock( ) 方法處，拋出未處理的異常：System.ArgumentNullException: 值不可為空！

●  lock 關鍵字將語句塊標記為臨界區；

●  lock( obj ) 方法中的obj 對象為：擷取獨佔鎖定的指定對象。

                                     obj 對象為null 將導致 ArgumentNullException 異常。

●  lock 方法在MSIL 中會被編譯成 Monitor.Enter( ) 和 Monitor.Exit( ) 。例如：

public static void MyLock()

{

 lock (typeof(Program))

 {

 }

}

以上代碼通過lock 語句使MyLock 同步，這個方法被編譯成MSIL 後，代碼如所示：

從被標註的地區可以看到：一條lock 語句被編譯成了調用Monitor 的Enter 和Exit 的方法。
lock 的功能就相當於直接調用Monitor 的Entry 方法，並在結束後會自動調用Monitor 的Exit 方法解除鎖定。

 

C  關於Monitor 類

●  Monitor 類屬於System.Threading 命名空間；

●  Monitor 類提供同步對對象的訪問的機制；

●  使用 Monitor 鎖定對象（即參考型別）而不是實值型別；

●  Monitor 類型對於多線程操作是安全的；

 

Monitor 類的樣本一：

class Program2

{

 static void Main(string[] args)

 {

 MyMonitor1 mon_1 = new MyMonitor1();

 mon_1.Test();

 }

}

class MyMonitor1

{

 private object obj = new object();

 public void Test() 

 {

 //開始鎖定

 System.Threading.Monitor.Enter(obj);

 try

 {

 //lock 的地區

 }

 catch (Exception e)

 {

 // 異常處理代碼

 }

 finally

 {

 //解除鎖定

 System.Threading.Monitor.Exit(obj);

 }

 }

}

 

Monitor 類的樣本二：

class Program3

{

 static void Main(string[] args)

 {

 //多個線程調用Test方法

 Thread t1 = new Thread(MyMonitor2.Test);

 Thread t2 = new Thread(MyMonitor2.Test);

 t1.Start();

 t2.Start();

 }

}

class MyMonitor2

{

 private static object obj = new object();

 public static void Test()

 {

 //使用TryEntry方法設定一個鎖定逾時

 if (Monitor.TryEnter(obj, 2000))

 {

 try

 {

 Console.WriteLine("等待4秒開始");

 Thread.Sleep(4000);

 Console.WriteLine("等待4秒結束");

 }

 finally

 {

 //解除鎖定

 Monitor.Exit(obj);

 }

 }

 else 

 {

 Console.WriteLine("已逾時2秒！");

 }

 }

}

 

D  關於同步與互斥

關於同步的問題，可以使用Monitor 類來解決。

在使用Monitor 類的時候，建議將Monitor.Enter( ) 方法替換成Monitor.TryEnter( ) 方法。

 

使用Monitor.Enter( ) 方法時，代碼如下：

Monitor.Entry(lockObj);

try

{

 // lockObj的同步區

}

catch(Exception e)

{

 // 異常處理代碼

}

finally

{

 Monitor.Exit(lockObj); // 解除鎖定

}

注意：如果直接在C#來源程式中使用Monitor類，就必須調用Exit方法來顯式地解除鎖定。

 

使用Monitor.TryEnter( ) 方法時，代碼如下：

if(Monitor.TryEntry(lockObj, 1000))

{

 try

 {

 }

 finally

 {

 Monitor.Exit(lockObj);

 }

}

else

{

 // 逾時後的處理代碼

}

注意：使用TryEntry方法設定一個鎖定逾時，單位是毫秒。

上面的代碼設定了鎖定逾時時間為1秒。

如果在1秒鐘之內，lockObj 還未被解鎖，TryEntry 方法就會返回 false；

如果在1秒鐘之內，lockObj 被解鎖，TryEntry 方法就會返回 true。

這樣，可以使用TryEntry 方法來避免死結。

 

同步與互斥    樣本一：

class Program4

{

 static void Main(string[] args)

 {

 Thread A = new Thread(TestClass1.GetA);

 A.Name = "Thread_A ";

 Thread B = new Thread(TestClass1.GetB);

 B.Name = "Thread_B ";

 A.Start();

 B.Start();

 }

}

class TestClass1

{

 private static object resource_A = new object();

 private static object resource_B = new object();

 public static void GetA()

 {

 MyWrite("in GetA()");

 if (Monitor.TryEnter(resource_A, 2000))

 {

 MyWrite("get resource_A");

 GetB();

 Thread.Sleep(2000);

 Monitor.Exit(resource_A);

 MyWrite("exit resource_A");

 }

 else

 {

 MyWrite("no has resource_A");

 }

 }

 public static void GetB()

 {

 MyWrite("in GetB()");

 if (Monitor.TryEnter(resource_B, 1000))

 {

 MyWrite("get resource_B");

 GetA();

 Thread.Sleep(1000);

 Monitor.Exit(resource_B);

 MyWrite("exit resource_B");

 }

 else

 {

 MyWrite("no has resource_B");

 }

 }

 //自訂列印方法

 private static void MyWrite(string str)

 {

 Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + str);

 }

}

結果如下：

 

同步與互斥    樣本二：

class Program5

{

 static void Main(string[] args)

 {

 Thread A = new Thread(TestClass2.GetA);

 A.Name = "Thread_A ";

 Thread B = new Thread(TestClass2.GetB);

 B.Name = "Thread_B ";

 A.Start();

 B.Start();

 }

}

class TestClass2

{

 //獨佔鎖定的對象 A

 private static object resource_A = new object();

 //獨佔鎖定的對象 B

 private static object resource_B = new object();

 public static void GetA()

 {

 MyWrite("in GetA()");

 if (Monitor.TryEnter(resource_A, 1000))

 {

 MyWrite("get resource_A");

 Thread.Sleep(1000);

 //GetB();

 if (Monitor.TryEnter(resource_B, 2000))

 {

 Monitor.Exit(resource_B);

 }

 Monitor.Exit(resource_A);

 MyWrite("exit resource_A");

 }

 else

 {

 MyWrite("no has resource_A");

 }

 }

 public static void GetB()

 {

 MyWrite("in GetB()");

 if (Monitor.TryEnter(resource_B, 1000))

 {

 MyWrite("get resource_B");

 Thread.Sleep(1000);

 //GetA();

 if (Monitor.TryEnter(resource_A, 2000))

 {

 Monitor.Exit(resource_A);

 }

 Monitor.Exit(resource_B);

 MyWrite("exit resource_B");

 }

 else

 {

 MyWrite("no has resource_B");

 }

 }

 //自訂列印方法

 private static void MyWrite(string str)

 {

 Console.WriteLine(Thread.CurrentThread.Name + str); 

 }

}

結果如下：

 

參考文章：

淺談c#中使用lock的是與非      作者：Jeff Wong

同步技術之Monitor                  作者：銀河使者

 

樣本下載