一文带你.Net混合锁和lock语句

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本文主要讲解.Net基于Monitor.Enter和lock实现互斥锁 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></param> /// <param></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,

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。

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。

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

一文带你.Net混合锁和lock语句

本文基于.Net Core底层入门总结内容

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