C#使用LOCK实现线程同步

下面我将详细讲解如何使用C#中的lock语句实现线程同步。

什么是lock语句

lock语句是C#中用于保护共享资源的关键字。当多个线程访问一个共享资源时，可能会引发竞态条件（Race Condition）的问题，这时就需要使用lock语句来防止竞态条件的发生。lock语句会将一段关键代码标记为临界区，同一时间只允许一个线程进入临界区执行代码，其他线程需要等待。

lock语句的基本格式如下：

lock (lockObject)
{
    // 需要同步的代码块
}

其中，lockObject为互斥对象，用于和其他线程共享。当一个线程进入临界区后，其他线程不能进入直到该线程执行完临界区的代码块并离开临界区，释放lockObject锁。

如何使用lock语句

假设我们有一个共享资源count，多个线程同时对其进行自增操作。如果不使用锁机制，可能会出现竞态条件的问题，导致count值不正确。为了保证count在多线程操作中的正确性，我们可以使用lock语句。

下面是使用lock语句的示例代码：

class Program
{
    private static object lockObject = new object();
    private static int count = 0;

    static void Main(string[] args)
    {
        var tasks = Enumerable.Range(1, 10).Select(i => Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            for (int j = 0; j < 1000; j++)
            {
                lock (lockObject)
                {
                    count++;
                }
            }
        })).ToArray();

        Task.WaitAll(tasks);

        Console.WriteLine($"count: {count}");
        Console.ReadKey();
    }
}

在上述示例代码中，我们定义了一个lockObject对象作为互斥对象，用于保护count的自增操作。在Main方法中，我们使用Task.Factory.StartNew方法创建了10个任务，每个任务对count进行1000次自增操作，并且使用lock语句保护count的自增操作。最后我们等待所有任务执行完毕后打印count的值。

我们在count自增的循环中加入了lock语句，使用lockObject作为互斥对象。当一个线程进入临界区后，其他线程不能进入直到该线程执行完临界区内的代码并离开临界区，释放lockObject锁。这保证了多线程操作下count的正确性。

除了使用lock语句，我们也可以使用Monitor类提供的锁机制来达到同样的效果。

下面是使用Monitor类来实现线程同步的示例代码：

class Program
{
    private static object lockObject = new object();
    private static int count = 0;

    static void Main(string[] args)
    {
        var tasks = Enumerable.Range(1, 10).Select(i => Task.Factory.StartNew(() =>
        {
            for (int j = 0; j < 1000; j++)
            {
                Monitor.Enter(lockObject);

                try
                {
                    count++;
                }
                finally
                {
                    Monitor.Exit(lockObject);
                }
            }
        })).ToArray();

        Task.WaitAll(tasks);

        Console.WriteLine($"count: {count}");
        Console.ReadKey();
    }
}

在使用Monitor类实现线程同步的示例代码中，我们同样定义了lockObject作为互斥对象，用于保护count的自增操作。在循环中使用Monitor.Enter获取lockObject的锁，保证当前线程进入临界区之后其他线程不能进入临界区。然后进行count的自增操作，最后在finally块中释放lockObject的锁，保证互斥对象的正确释放。

总结

在C#中，为了保证共享资源在线程操作中的正确性，我们可以使用lock语句或Monitor类提供的锁机制。这两种方式的本质是一样的，都是将一段关键代码标识为临界区，同一时间只允许一个线程进入执行，其他线程需要等待。在实际使用中，应该根据实际需求选择哪种方式实现线程同步。