浅谈C# 中的lock 方法与Monitor 类的关系_以及同步与互斥

 

这是一个旧瓶新装的话题。只是将我今日的所见所思予以实践和整理，以备往后所用。同时也提供给大家，希望能有所帮助。

 

A  从单例模式说起

代码如下：

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;

 }

}

关于单例模式，大家可以参考：http://terrylee.cnblogs.com/archive/2005/12/09/293509.html

 

B  关于lock 方法

在以上单列模式的代码中：

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

修改为: private static readonly object singleObj = null;

将在lock( ) 方法处，抛出未处理的异常：System.ArgumentNullException: 值不能为空！

●  lock 关键字将语句块标记为临界区；

●  lock( obj ) 方法中的obj 对象为：获取排他锁的指定对象。

                                     obj 对象为null 将导致 ArgumentNullException 异常。

●  lock 方法在MSIL 中会被编译成 Monitor.Enter( ) 和 Monitor.Exit( ) 。例如：

public static void MyLock()

{

 lock (typeof(Program))

 {

 }

}

以上代码通过lock 语句使MyLock 同步，这个方法被编译成MSIL 后，代码如下图所示：

从上图被标注的区域可以看到：一条lock 语句被编译成了调用Monitor 的Enter 和Exit 的方法。
lock 的功能就相当于直接调用Monitor 的Entry 方法，并在结束后会自动调用Monitor 的Exit 方法解除锁定。

 

C  关于Monitor 类

●  Monitor 类属于System.Threading 命名空间；

●  Monitor 类提供同步对对象的访问的机制；

●  使用 Monitor 锁定对象（即引用类型）而不是值类型；

●  Monitor 类型对于多线程操作是安全的；

 

Monitor 类的示例一：

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() 

 {

 //开始锁定

 System.Threading.Monitor.Enter(obj);

 try

 {

 //lock 的区域

 }

 catch (Exception e)

 {

 // 异常处理代码

 }

 finally

 {

 //解除锁定

 System.Threading.Monitor.Exit(obj);

 }

 }

}

 

Monitor 类的示例二：

class Program3

{

 static void Main(string[] args)

 {

 //多个线程调用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方法设置一个锁定超时

 if (Monitor.TryEnter(obj, 2000))

 {

 try

 {

 Console.WriteLine("等待4秒开始");

 Thread.Sleep(4000);

 Console.WriteLine("等待4秒结束");

 }

 finally

 {

 //解除锁定

 Monitor.Exit(obj);

 }

 }

 else 

 {

 Console.WriteLine("已超时2秒！");

 }

 }

}

 

D  关于同步与互斥

关于同步的问题，可以使用Monitor 类来解决。

在使用Monitor 类的时候，建议将Monitor.Enter( ) 方法替换成Monitor.TryEnter( ) 方法。

 

使用Monitor.Enter( ) 方法时，代码如下：

Monitor.Entry(lockObj);

try

{

 // lockObj的同步区

}

catch(Exception e)

{

 // 异常处理代码

}

finally

{

 Monitor.Exit(lockObj); // 解除锁定

}

注意：如果直接在C#源程序中使用Monitor类，就必须调用Exit方法来显式地解除锁定。

 

使用Monitor.TryEnter( ) 方法时，代码如下：

if(Monitor.TryEntry(lockObj, 1000))

{

 try

 {

 }

 finally

 {

 Monitor.Exit(lockObj);

 }

}

else

{

 // 超时后的处理代码

}

注意：使用TryEntry方法设置一个锁定超时，单位是毫秒。

上面的代码设置了锁定超时时间为1秒。

如果在1秒钟之内，lockObj 还未被解锁，TryEntry 方法就会返回 false；

如果在1秒钟之内，lockObj 被解锁，TryEntry 方法就会返回 true。

这样，可以使用TryEntry 方法来避免死锁。

 

同步与互斥    示例一：

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");

 }

 }

 //自定义打印方法

 private static void MyWrite(string str)

 {

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

 }

}

结果如下：

 

同步与互斥    示例二：

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

{

 //排他锁的对象 A

 private static object resource_A = new object();

 //排他锁的对象 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");

 }

 }

 //自定义打印方法

 private static void MyWrite(string str)

 {

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

 }

}

结果如下：

 

参考文章：

浅谈c#中使用lock的是与非      作者：Jeff Wong

同步技术之Monitor                  作者：银河使者

 

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