一文带你.Net混合锁和lock语句

本文主要讲解.Net基于Monitor.Enter和lock实现互斥锁

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Monitor.Enter实现

相比前面的锁来说，混合锁的性能更高,任何引用类型的对象都可以做为锁对象，不需要事先创建指定类型的实例，并且设计的非托管的资源由.Net运行时自动释放，不需要手动调用释放函数，获取和释放混合锁需要使用System.Threading.Monitor类中的函数。使用Monitor使用混合锁的例子如下：

using System;
using System.Threading;

namespace MixedLockDemo
{
    /// <summary>
    /// 混合锁Demo
    /// </summary>
    public static class NitiveLockDemo
    {
        private static readonly object _lock = new();
        private static int _counterA = 0;
        private static int _counterB = 0;

        public static void IncrementCounters()
        {
            //定义变量
            var lockObject = _lock;
            bool lockTaken = false;
            try
            {
                Console.WriteLine($"开始执行锁前的数值:{_counterA},{_counterB}");
                // 获取锁
                Monitor.Enter(_lock, ref lockTaken);
                ++_counterA;
                ++_counterB;

            }
            finally
            {
                //如果锁wei
                if (!lockTaken)
                {
                    Monitor.Exit(lockObject);
                }
            }
        }

        public static void GetCounters(ref int counterA, ref int coubterB)
        {
            //定义变量
            var lockObject = _lock;
            bool lockTaken = false;
            try
            {
                Monitor.Enter(lockObject, ref lockTaken);
                counterA = _counterA;
                coubterB = _counterB;
            }
            finally
            {
                if (!lockTaken)
                {
                    Monitor.Exit(lockObject);
                }
            }
        }
    }
}

lock实现

C# 调用lock语句来简化System.Threading.Monitor类获取和释放锁的代码。以下是使用lock的实例

namespace MixedLockDemo
{
    /// <summary>
    /// 封装后的lock语句使用
    /// </summary>
    public static class PackageingLockDemo
    {
        private static readonly object _lock = new();
        private static int _counterA = 0;
        private static int _counterB = 0;

        /// <summary>
        /// 增加
        /// </summary>
        public static void IncrementCounters()
        {
            lock (_lock)
            {
                ++_counterA;
                ++_counterB;
            }
        }

        /// <summary>
        /// 获取
        /// </summary>
        /// <param name="counterA"></param>
        /// <param name="coubterB"></param>
        public static void GetCounters(ref int counterA, ref int coubterB)
        {
            lock (_lock)
            {
                counterA = _counterA;
                coubterB = _counterB;
            }
        }
    }
}

概念

混合锁的特征是在获取失败后像自旋锁一样重试一定的次数，超过一定次数后再安排线程进入等待状态，

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混合所的好处是，如果第一次获取锁失败，但其他线程马上释放了锁，当前线程在下一轮重试可以获取成功，不需要执行毫秒级的线程调度处理；如果其他线程在短时间内没有释放锁，线程会在超过重试次数后进入等待状态，以避免消耗CPU资源，因此混合锁适用于大部分场景。

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所有引用类型的对象都可以作为锁对象的原理是，引用类型的对象都有一个32位(4字节)的对象头，对象头的位置在对象地址之前，例如对象的内容在内存地址中0×7fff2008时，对象头的地址在0×7fff2004。在32位的对象头中，高6位用于储存标志，低26位储存的内容根据标志而定，可以存储当前获取该锁的线程Id和进入次数(用入实现可重入)，也可以储存同步块索引。

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同步块是一个包含所属线程对象，进入次数和事件对象的对象。事件对象可用于让线程进入等待状态和唤醒线程，同步块会按需要创建(如果只是用自旋锁可获取锁则无需创建)并自动释放，.Net运行时内部有一个储存同步块的数组，同步块索引指的是同步块在这个数组中的索引.

释放锁和获取锁流程图

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本文基于.Net Core底层入门总结内容

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