C# lock关键字如何保证线程安全 - 深入理解监视器与临界区-C#.Net教程-PHP中文网

C# lock关键字如何保证线程安全 - 深入理解监视器与临界区

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发布： 2025-12-08 23:27:07

原创

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lock关键字通过Monitor实现线程互斥，确保共享资源访问的原子性；其作用对象需为私有引用类型，避免字符串或公共对象，防止死锁与外部干扰；在async方法中应使用SemaphoreSlim等异步同步机制替代。

c# lock关键字如何保证线程安全 - 深入理解监视器与临界区

在多线程编程中，多个线程同时访问共享资源可能引发数据不一致或异常。C# 提供了 lock 关键字来确保同一时间只有一个线程可以进入特定代码块，从而实现线程安全。lock 的底层依赖于 .NET 的监视器（Monitor）机制，它通过管理临界区来防止竞态条件。

lock 语句用于获取指定对象的独占锁，执行完代码块后自动释放。语法如下：

lock (lockObject)
{
// 临界区代码
sharedResource++;
}

其中 lockObject 是一个引用类型的对象，通常建议使用私有的、只用于锁定的对象实例，避免外部干扰。

例如：

private readonly object _lock = new object();

public void Increment()
{
lock (_lock)
{
counter++;
}
}

这段代码确保多个线程调用 Increment 方法时，对 counter 的修改是原子的。

lock 实际是 System.Threading.Monitor 类的语法糖。上面的 lock 块等价于：

object lockObj = _lock;
Monitor.Enter(lockObj);
try
{
counter++;
}
finally
{
Monitor.Exit(lockObj);
}

这种结构确保即使发生异常，锁也会被正确释放。如果未配对调用 Enter 和 Exit，可能导致死锁或资源无法释放。

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从 .NET 4.0 起，Monitor.Enter 支持传入 ref bool 参数，以避免中断风险：

bool lockTaken = false;
Monitor.TryEnter(lockObj, ref lockTaken);
if (lockTaken)
{
try { ... }
finally { if (lockTaken) Monitor.Exit(lockObj); }
}

被 lock 包裹的代码区域称为“临界区”。任何线程要执行该区域前，必须先获得对象的独占锁。若锁已被其他线程持有，则当前线程将阻塞，直到锁被释放。

关键点包括：

虽然 lock 简单易用，但不当使用仍会导致问题：

死锁：两个线程互相等待对方持有的锁。例如线程 A 锁住 obj1 后尝试获取 obj2，而线程 B 已持有 obj2 并等待 obj1
锁升级与性能：过度使用细粒度锁会增加开销；粗粒度锁则可能降低并发性。应根据实际访问模式设计锁策略
递归锁定：同一线程可多次进入同一个 lock 块（重入），Monitor 支持此行为，计数器会递增，需对应次数退出
异步方法中的lock：不要在 async 方法中直接使用 lock，因为它不能跨越 await 异步恢复。应使用 SemaphoreSlim 或 AsyncLock 替代