C#线程锁（自旋锁SpinLock、互斥锁Mutex、混合锁Monitor | lock）

一、自旋锁

自旋锁是指当一个线程在获取锁对象的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么这个线程将会循环等待，不断的去获取锁，直到获取到了锁。适合于原子操作时间非常短的场景

优点：避免了线程上下文切换。性能较高。

缺点：如果长时间等待，将消耗大量的CPU资源。而且多个等待中的线程，并不是等待时间越长就先获取到锁，可能会一直等待下去。

两种实现方式如下：

实现代码一：

private static int _SpinLock = 0;//锁对象
private static int incrValue = 0;//共享资源
private void Run()
{
    //获取锁
    //使用int原子操作将_SpinLock的值赋值为1，Interlocked.Exchange(ref _SpinLock, 1)的返回值为改变之前的值。
    //如果返回0，则获取到了锁， 如果返回1，则锁被占用
    while (Interlocked.Exchange(ref _SpinLock, 1) != 0)
    {
        Thread.SpinWait(1);//自旋锁等待
    }

    incrValue++;  //安全的逻辑计算

    //释放锁：将_SpinLock重置会0；
    Interlocked.Exchange(ref _SpinLock, 0);
}

[HttpGet]
public async Task<string> Get()
{
    Parallel.For(0, 1000, (i) =>
    {
        Run();
    });

    Console.WriteLine($"incrValue={incrValue}");
}

实现代码二：

private static SpinLock _spinLock = new SpinLock();
private static int incrValue = 0;//共享资源
private void Run()
{
    bool locked = false;
    _spinLock.Enter(ref locked);//获取锁

    incrValue++;  //安全的逻辑计算

    if (locked) //释放锁
        _spinLock.Exit();
}
[HttpGet]
public async Task<string> Get()
{
    Parallel.For(0, 1000, (i) =>
    {
        Run();
    });

    Console.WriteLine($"incrValue={incrValue}");
}

 

二、互斥锁

互斥锁是基于原子操作和线程调度实现的；当一个线程在获取锁对象的时候，如果锁已经被其它线程获取，那么这个线程不会循环获取锁，它会进入等待状态，等待被唤醒。适用于等待时间较长和跨进程的场景。

互斥锁支持重入（当一个线程获取到锁之后，中间的代码可以再次获取锁。适用于多个函数调用。获取锁的次数必须等于释放锁的次数）。

互斥锁支持跨进程共享；多个进程之间使用同一个互斥锁。

实现代码如下：

private static readonly Mutex _mutexLock = new Mutex();
private static int incrValue = 0;//共享资源
private void Run()
{
    _mutexLock.WaitOne();//获取锁
    try
    {
        incrValue++;  //安全的逻辑计算
    }
    finally {
        _mutexLock.ReleaseMutex();//释放锁
    }
}

[HttpGet]
public async Task<string> Get()
{

    Parallel.For(0, 1000, (i) =>
    {
        Run();
    });

    Console.WriteLine($"incrValue={incrValue}");
}

 

三、混合锁

混合锁混合了自旋锁和互斥锁。刚开始会像自旋锁一样，先重试一定的次数；超过这个次数之后将线程设置为等待状态。

混合锁适用于大多数场景。

实现代码一：

 private static readonly object _monitorLock = new object();
 private static int incrValue = 0;//共享资源
 private void Run()
 {
     var islocked = false;
     try
     {
         Monitor.Enter(_monitorLock, ref islocked);  //获取锁

         incrValue++;  //安全的逻辑计算
     }
     finally {
       if(islocked) Monitor.Exit(_monitorLock);// 释放锁
     }
 }

 [HttpGet]
 public async Task<string> Get()
 {
     Parallel.For(0, 1000, (i) =>
     {
         Run();
     });

     Console.WriteLine($"incrValue={incrValue}");
}

实现代码二：

private static readonly object _monitorLock = new object();
private static int incrValue = 0;//共享资源
private void Run()
{
    lock (_monitorLock)
    {
        incrValue++;  //安全的逻辑计算
    }
}

[HttpGet]
public async Task<string> Get()
{
    Parallel.For(0, 1000, (i) =>
    {
        Run();
    });

    Console.WriteLine($"incrValue={incrValue}");
}