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C# 异步锁SemaphoreSlim方法 C#如何异步地等待和释放锁

月夜之吻

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发布时间:2026-02-20 10:08:03

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来源于php中文网

原创

因为 lock 是同步阻塞的,不支持 await,易导致死锁或线程池饥饿;应使用 semaphoreslim(1,1) 配合 waitasync() 和 try/finally 中的 release() 实现异步互斥。

c# 异步锁semaphoreslim方法 c#如何异步地等待和释放锁

为什么不能直接用 lock 做异步等待

因为 lock 是同步阻塞的,底层调用的是 Monitor.Enter,它不支持 await。如果你在 async 方法里写 lock,编译器会警告“不能在异步方法中使用同步锁”,更严重的是:一旦锁被其他线程长时间持有,当前 await 后续的上下文可能被挂起,导致死锁或线程池饥饿。

真正需要异步等待锁的场景,比如:多个 HTTP 请求并发写入同一个共享缓存、批量任务争抢有限的外部资源配额(如 API 调用次数)、或避免 UI 线程被阻塞。

SemaphoreSlim.WaitAsync() 的正确用法

这是 C# 中最常用、也是官方推荐的异步锁方案。它不是“互斥锁”而是“计数信号量”,但把初始计数设为 1 就等效于异步互斥锁。

  • 初始化:var semaphore = new SemaphoreSlim(1, 1);
  • 等待锁:await semaphore.WaitAsync(); —— 可带 CancellationToken,支持超时:await semaphore.WaitAsync(TimeSpan.FromSeconds(3));
  • 释放锁:semaphore.Release();(注意:不是 await,它是同步的)
  • 必须确保 Release() 总被执行,建议用 try/finally 包裹

错误示范:await using 不适用,因为 SemaphoreSlim 不实现 IAsyncDisposable;也不要漏掉 finally,否则锁永远无法释放。

常见坑:重复释放、跨 await 释放、未处理取消

SemaphoreSlim.Release() 被调用次数超过 WaitAsync() 成功次数,会抛出 InvalidOperationException:“释放次数超过获取次数”。这通常发生在:

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  • 多个 await 后误写两次 Release()
  • catchfinally 里都写了 Release()
  • 用了 using 语句块但没注意 Dispose() 不等于 Release()

另外,WaitAsync() 支持 CancellationToken,但如果你传入的 token 已触发取消,它会抛 OperationCanceledException,此时锁根本没拿到,Release() 绝对不能执行。

替代方案对比:AsyncLock 封装是否必要

有人封装 AsyncLock 类(内部用 SemaphoreSlim),提供 LockAsync() + using 语义。它确实让代码更简洁,比如:

await using (await _asyncLock.LockAsync())
{
    // 临界区
}

但要注意:这个 await using 的生命周期依赖于 IDisposable 实现,而真正的释放动作仍在 Dispose() 中调用 Release()。如果临界区抛异常且未被捕获,Dispose() 仍会执行——这是安全的;但如果封装类没正确处理重入或取消逻辑,反而增加隐蔽风险。

对大多数项目,直接用裸 SemaphoreSlim + try/finally 更透明、更可控。复杂业务才考虑封装,且务必覆盖取消和异常路径测试。

最易被忽略的一点:信号量是进程内同步原语,跨进程或分布式场景下完全无效,这时候得换 Redis 或数据库行锁。

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