C#中的lock關鍵字有何作用

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　　作為C#的程式員來說，在遇到線程同步的需求時最常用的就是lock關鍵字。但如何正確並有效地使用lock，卻是能否高效地達到同步要求的關鍵。正因為如此，程式員需要完全理解lock究竟為程式做了什麼。

　　所涉及的知識點

• lock的等效代碼

• System.Threading.Monitor類型的作用和使用方法

　　分析問題

1．lock的等效代碼

　　在.NET的多線程程式中，經常會遇到lock關鍵字來控制同步，比如下列代碼：

private object o = new object();

public void Work()

{

　　lock(o)

　　{

　　　　//做一些需要線程同步的工作

　　}

}

　　事實上，lock這個關鍵字是C#為方便程式員而定義的文法，它等效於安全地使用System.Threading.Monitor類型。上面的代碼就直接等效於下面的代碼：

private object o = new object();

public void Work()

{

　　//這裡很重要，是為了避免直接使用私人成員o，而導致線程不安全

　　object temp = o;

　　System.Threading.Monitor.Enter(temp);

　　try

　　{

　　　　//做一些需要線程同步的工作

　　}

　　finally

　　{

　　　　System.Threading.Monitor.Exit(temp);

　　}

}

　　正如你看到的，真正實現了線程同步功能的，就是System.Threading.Monitor類型，lock關鍵字只是用來代替調用Enter、Exit方法，並且將所有的工作包含在try塊內，以保證其最終退出同步。

2．System.Threading.Monitor類型的作用和使用

　　在前文中已經提到了，Monitor類型的Enter和Exit方法用來實現進入和退出對象的同步。具體來說，當Enter方法被調用時，對象的同步索引將被檢查，並且.NET將負責一系列的後續工作，來保證對象訪問時線程的同步，而Exit方法的調用，則保證了當前線程釋放該對象的同步塊。

　　樣本

　　下列示範了自訂的類如何利用lock關鍵字（也就是Monitor類型）來實現線程同步，具體定義了一個包含需要同步執行方法的類型。

/// <summary>

/// 示範同步鎖

/// </summary>

public class MyLock

{

    //用來在靜態方法中同步

    private static object o1 = new object();

    //用來在成員方法中不同

    private object o2 = new object();

    //成員變數

    private static int i1 = 0;

    private int i2 = 0;

    /// <summary>

    /// 測試靜態方法的同步

    /// </summary>

    /// <param name=" handleObject ">同步時操作的對象</param>

    public static void Increment1(object handleObject)

    {

        lock (o1)

        {

            Console.WriteLine("i1的值為：{0}", i1);

            //這裡刻意製造線程並行機會，來檢查同步的功能

            Thread.Sleep(200);

            i1++;

            Console.WriteLine("i1自增後為：{0}", i1);

        }

    }

    /// <summary>

    /// 測試成員方法的同步

    /// </summary>

    /// <param name=" handleObject ">同步時操作的對象</param>

    public void Increment2(object handleObject)

    {

        lock (o2)

        {

            Console.WriteLine("i2的值為：{0}", i2);

            //這裡刻意製造線程並行機會，來檢查同步的功能

            Thread.Sleep(200);

            i2++;

            Console.WriteLine("i2自增後為：{0}", i2);

        }

    }

}

 

這樣在main方法中，調用該類型對象的方法和其靜態方法，測試其同步的效果。代碼如下

/// <summary>

/// 程式入口

/// </summary>

class Program

{

　　/// <summary>

　　 /// 測試同步效果

　　 /// </summary>

　　static void Main(string[] args)

　　{

       　　//開始多線程

       　　Console.WriteLine("開始測試靜態方法的同步");

       　　for (int i = 0; i < 5; i++)

       　　{

           　　Task t = new Task(MyLock.Increment1, i);

          　　 t.Start();

       　　}

       　　//這裡等待線程執行結束

      　　Thread.Sleep(3 * 1000);

       　　Console.WriteLine("開始測試成員方法的同步");

       　　MyLock myLock = new MyLock();

       　　//開始多線程

       　　for (int i = 0; i < 5; i++)

      　　{

           　　Thread t = new Thread(myLock.Increment2);

          　　 t.Start();

       　　}

       　　Console.Read();

　　}

}

下面是程式的執行結果：

開始測試靜態方法的同步

i1的值為：0

i1自增後為：1

i1的值為：1

i1自增後為：2

i1的值為：2

i1自增後為：3

i1的值為：3

i1自增後為：4

i1的值為：4

i1自增後為：5

開始測試成員方法的同步

i2的值為：0

i2自增後為：1

i2的值為：1

i2自增後為：2

i2的值為：2

i2自增後為：3

i2的值為：3

i2自增後為：4

i2的值為：4

i2自增後為：5

 

   總結

　　可以看到，線程同步被很好地保證了。這裡需要強調的是，線程同步本身違反了多線程並行啟動並執行原則，所以讀者在使用線程同步時應該盡量做到把lock加在最小的程式塊上。如果一個方法有大量的代碼需要線程同步，那就需要重新考慮程式的設計了，是否真的有必要進行多執行緒，畢竟線程本身的開銷也是相當大的。

　　對靜態方法的同步，一般採用靜態私人的引用成員，而對成員方法的同步，一般採用私人的引用成員。讀者需要注意靜態和非靜態成員的使用，都把同步對象申明為私人，這是保證線程同步高效並且正確的關鍵點。

 

說明：以上內容是根據網上內容進行整理。

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