C#中的几种锁：用户模式锁、内核模式锁、动态计数、监视锁
C#中的几种锁：用户模式锁、内核模式锁、动态计数、监视锁
介绍几种C#中的锁，最常用的是最后的监视锁，其他的也有必要了解一下原理及应用，特别像WaitOne、WaitHandle在我们项目中应用还是挺多的。
文章目录
C#中的几种锁：用户模式锁、内核模式锁、动态计数、监视锁
用户模式锁
内核模式锁
动态计数锁
监视锁
锁：解决多线程中的数据共享安全问题。
用户模式锁
volatile关键字：取消release对底层的优化，在读写的时候都从内存中读取
SpinLock 旋转锁：
SpinLock spinLock = new SpinLock();
bool lockTaken = false;
spinLock.Enter(ref lockTaken);
spinLock.Exit();
内核模式锁
分为：事件锁、信号量、互斥锁、读写锁。
建议：通常不建议随便使用内核模式锁，资源付出相对较大。我们可以使用混合锁代替，以及我们马上讲到的lock关键字。
事件锁（自动事件锁、手动事件锁）：
自动事件锁：AutoResetEvent
AutoResetEvent myLock = new AutoResetEvent(true);//true:表示终止状态（初始状态），false表示非终止
myLock.WaitOne();
//...
myLock.Set();
手动事件锁：ManualResetEvent，和自动事件锁相比，差距在于可以对多个变量进行批量锁
ManualResetEvent myLock = new ManualResetEvent(false);//true：可以正常通过的。false：拦截状态，禁止通过。
myLock.WaitOne();//批量拦截
//...//由于是一批，这里是无序的
myLock.Set();
Semaphore 信号量
基本原理：是通过int数值来控制线程的个数
Semaphore myLock = new Semaphore(5, 10);//第一个参数表示同时可以允许的线程数，第二个是最大值
Semaphore myLock = new Semaphore(1, 10);//每次只能一个线程通过
Semaphore myLock = new Semaphore(1, 10);
myLock.WaitOne();
//...
myLock.Release();
Mutex互斥锁
可用于非全局变量互斥的情况，如同一ID的用户只允许提交一次抽奖请求。
Mutex mutex = new Mutex();
mutex.WaitOne();
//...
mutex.ReleaseMutex();
以上三种锁都有WaitOne（）方法，因为他们都继承自waitHandle。
读写锁ReaderWriterLock
注意：读写锁并不是从限定线程个数的角度出发。而是按照读写的功能划分。
读写锁的基本方案：多个线程可以一起读，只能让一个线程去写。
模拟场景：多个线程读取，一个线程写。请思考：写的线程是否能够正常阻止读的线程？如果能阻止，则达到目标。
static ReaderWriterLock readerWriterLock = new ReaderWriterLock();
/// <summary>
/// 读取数据的线程
/// </summary>
private static void ThreadRead()
{
while (true)
{
readerWriterLock.AcquireReaderLock(int.MaxValue);//参数：表示最大的超时时间
Thread.Sleep(100);
Console.WriteLine($"当前读取的tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} {DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
readerWriterLock.ReleaseReaderLock();
}
}
/// <summary>
/// 写入数据的线程
/// </summary>
private static void ThreadWrite()
{
while (true)
{
readerWriterLock.AcquireWriterLock(int.MaxValue);//参数：表示最大的超时时间
Thread.Sleep(3000);
Console.WriteLine($"---------------------------------------------当前写入的tid={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId} {DateTime.Now.ToLongTimeString()}");
readerWriterLock.ReleaseWriterLock();
}
}
//通过观察，我们发现写入的时候，能够正常的拦截读取的线程。
//PS：如果我们写入数据的任务耗时太长，比如十几秒或更长，此时读的线程会被卡死，从而超时。开发中要特别注意。
动态计数锁
CountdownEvent：限制线程数的一个机制，而且这个也是比较常用的（同属于信号量的一种）.
使用场景：基于多个线程从某一个表中读取数据：比如我们现有A、B、C…每一张数据表我们都希望通过多个线程去读取。因为用一个线程的话，那么数据量大会出现卡死的情况。
举例：
A表：10w数据–》10个线程读取，1个线程1w条数据。
B表：5w数据 --》5个线程 1个线程1w
C表：1w数据 --》2个线程 1个线程5k
private static CountdownEvent countdownEvent = new CountdownEvent(10);
//默认10个threadcount初始值，一个线程用一个就减掉1，直到为0后，相当于结束
static void LoadData()
{
countdownEvent.Reset(10);//重置当前ThreadCount上限
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
Task.Factory.StartNew(() =>
{
Thread.Sleep(500);
LoadTableA();
});
}
//阻止当前线程，直到设置了System.Threading.CountdonwEvent为止
countdownEvent.Wait();//相当于Task.WaitAll()
Console.WriteLine("TableA加载完毕..........\r\n");
//加载B表
countdownEvent.Reset(5);
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Task.Factory.StartNew(() =>
{
Thread.Sleep(500);
LoadTableB();
});
}
countdownEvent.Wait();
Console.WriteLine("TableB加载完毕..........\r\n");
//加载C表
myLock7.Reset(2);
for (int i = 0; i < 2; i++)
{
Task.Factory.StartNew(() =>
{
Thread.Sleep(500);
LoadTableC();
});
}
countdownEvent.Wait();
Console.WriteLine("TableC加载完毕..........\r\n");
}
/// <summary>
/// 加载A表
/// </summary>
private static void LoadTableA()
{
//在这里编写具体的业务逻辑...
Console.WriteLine($"当前TableA正在加载中...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
countdownEvent.Signal();//将当前的ThreadCount-- 操作,就是减掉一个值
}
/// <summary>
/// 加载B表
/// </summary>
private static void LoadTableB()
{
//在这里编写具体的业务逻辑...
Console.WriteLine($"当前TableB正在加载中...{ Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
countdownEvent.Signal();
}
/// <summary>
/// 加载C表
/// </summary>
private static void LoadTableC()
{
//在这里编写具体的业务逻辑...
Console.WriteLine($"当前TableC正在加载中...{Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}");
countdownEvent.Signal();
}
监视锁
Monitor 限制线程个数的一把锁。
lock 关键字，本质是Monitor的语法糖
用ILSyp自己观察生成的代码，发现和Monitor是一样的
lock/Monitor的内部机制，本质上就是利用对上的“同步块”实现资源锁定。
PS：在前面挺多的锁中，只有Monitor有语法糖，说明这个重要。
Monitor
锁住的资源一定要让可访问的线程能够访问到，所以不能是局部变量。
锁住的资源千万不要是值类型。
lock 不能锁住string类型，虽然它是引用类型（这个可能存在疑问）。
private static object syncRoot = new object();
private int num;
//【1】简单写法
static void TestMethod1()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
Monitor.Enter(syncRoot);//锁住资源
num++;
Console.WriteLine(num);
Monitor.Exit(syncRoot);//退出资源
}
}
//【2】严谨的写法（更常用的写法）
static void TestMethod2()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
bool taken = false;
try
{
Monitor.Enter(syncRoot, ref taken);//这个类似于SpinLock
num++;
Console.WriteLine(num);
}
catch (Exception ex)
{
Console.WriteLine(ex.Message);
}
finally
{
if (taken)
{
Monitor.Exit(syncRoot);
}
}
}
}
//总结：为了严谨性，保证程序正常秩序，我们在锁区域添加了异常处理，还要添加判断，非常麻烦。我们可以使用语法糖Lock。
//语法糖：只是编译器层面的，底层代码生成还是跟以前一样的。
static void Method11()
{
for (int i = 0; i < 100; i++)
{
lock (syncRoot)
{
num++;
Console.WriteLine(num);
}
}
}
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