NET面試題：C#中的lock關鍵字有何作用 2011-03-01 08:42:04 標簽：.net面試題 .net電子書 .net教學視頻 .net

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NET面試題：C#中的lock關鍵字有何作用
作為C#的程序員來說，在遇到線程同步的需求時最常用的就是lock關鍵字。但如何正確并有效地使用lock卻是能否高效地達到同步要求的關鍵。正因為如此，程序員需要完全理解lock究竟為程序做了什么。
??所涉及的知識點
· lock的等效代碼
· System.Threading.Monitor類型的作用和使用方法
??分析問題
1．lock的等效代碼
在.NET的多線程程序中，經常會遇到lock關鍵字來控制同步，比如下列代碼：
private object o = new object();
public void Work()
{
lock(o)
{
??//做一些需要線程同步的工作
}
}
事實上，lock這個關鍵字是C#為方便程序員而定義的語法，它等效于安全地使用System.Threading.Monitor類型。上面的代碼就直接等效于下面的代碼：
private object o = new object();
public void Work()
{
//這里很重要，是為了避免直接使用私有成員o，而導致線程不安全
Object temp = o;
System.Threading.Monitor.Enter(temp);
try
{
??//做一些需要線程同步的工作
}
finally
{
??System.Threading.Monitor.Exit(temp);
}
}
正如讀者所看到的，真正實現了線程同步功能的，就是System.Threading.Monitor類型，lock關鍵字只是用來代替調用Enter、Exit方法，并且將所有的工作包含在try塊內以保證其最終退出同步。
2．System.Threading.Monitor類型的作用和使用
在前文中筆者已經提到了，Monitor類型的Enter和Exit方法用來實現進入和退出對象的同步。具體來說，當Enter方法被調用時，對象的同步索引將被檢查，并且.NET將負責一系列的后續工作來保證對象訪問時線程的同步，而Exit方法的調用，則保證了當前線程釋放該對象的同步塊。
代碼7-13演示了如何利用lock關鍵字（也就是Monitor類型）來實現線程同步，具體定義了一個包含需要同步執行方法的類型。
代碼7-13??線程同步：UseLock.cs
? ? /// <summary>
? ? /// 演示同步鎖
? ? /// </summary>
? ? public class Lock
? ? {
? ?? ???//用來在靜態方法中同步
? ?? ???private static Object o1 = new object();
? ?? ???//用來在成員方法中不同
? ?? ???private Object o2 = new object();
? ?? ???//成員變量
? ?? ???private static int i1 = 0;
? ?? ???private int i2 = 0;
? ?? ???/// <summary>
? ?? ???/// 測試靜態方法的同步
? ?? ???/// </summary>
? ?? ???/// <param name="state">狀態對象</param>
? ?? ???public static void Increment1(Object state)
? ?? ???{
? ?? ?? ?? ?lock (o1)
? ?? ?? ?? ?{
? ?? ?? ?? ?? ? Console.WriteLine("i1的值為：{0}", i1.ToString());
? ?? ?? ?? ?? ? //這里刻意制造線程并行機會
? ?? ?? ?? ?? ? //來檢查同步的功能
? ?? ?? ?? ?? ? Thread.Sleep(200);
? ?? ?? ?? ?? ? i1++;
? ?? ?? ?? ?? ? Console.WriteLine("i1自增后為：{0}", i1.ToString());
? ?? ?? ?? ?}
? ?? ???}
? ?? ???/// <summary>
? ?? ???/// 測試成員方法的同步
? ?? ???/// </summary>
? ?? ???/// <param name="state">狀態對象</param>
? ?? ???public void Increment2(Object state)
? ?? ???{
? ?? ?? ?? ?lock (o2)
? ?? ?? ?? ?{
? ?? ?? ?? ?? ? Console.WriteLine("i2的值為：{0}", i2.ToString());
? ?? ?? ?? ?? ? //這里刻意制造線程并行機會
? ?? ?? ?? ?? ? //來檢查同步的功能
? ?? ?? ?? ?? ? Thread.Sleep(200);
? ?? ?? ?? ?? ? i2++;
? ?? ?? ?? ?? ? Console.WriteLine("i2自增后為：{0}", i2.ToString());
? ?? ?? ?? ?}
? ?? ???}? ?? ?
? ? }
這樣，在main方法中調用該類型對象的方法和其靜態方法，測試其同步的效果，如代碼7-14所示。
代碼7-14??線程同步：UseLock.cs
/// <summary>
/// 程序入口
/// </summary>
class MainClass
{
? ? /// <summary>
? ? /// 測試同步效果
? ? /// </summary>
? ? static void Main(string[] args)
? ? {
? ?? ???//開始多線程
? ?? ???Console.WriteLine("開始測試靜態方法的同步");
? ?? ???for (int i = 0; i < 5; i++)
? ?? ???{
? ?? ?? ?? ?Thread t = new Thread(Lock.Increment1);
? ?? ?? ?? ?t.Start();
? ?? ???}
? ?? ???//這里等待線程執行結束
? ?? ???Thread.Sleep(5*1000);
? ?? ???Console.WriteLine("開始測試成員方法的同步");
? ?? ???Lock l = new Lock();
? ?? ???//開始多線程
? ?? ???for (int i = 0; i < 5; i++)
? ?? ???{
? ?? ?? ?? ?Thread t = new Thread(l.Increment2);
? ?? ?? ?? ?t.Start();
? ?? ???}
? ?? ???Console.Read();
? ? }
}
下面是程序的執行結果：
開始測試靜態方法的同步
i1的值為：0
i1自增后為：1
i1的值為：1
i1自增后為：2
i1的值為：2
i1自增后為：3
i1的值為：3
i1自增后為：4
i1的值為：4
i1自增后為：5
開始測試成員方法的同步
i2的值為：0
i2自增后為：1
i2的值為：1
i2自增后為：2
i2的值為：2
i2自增后為：3
i2的值為：3
i2自增后為：4
i2的值為：4
i2自增后為：5
可以看到，線程同步被很好地保證了。這里需要強調的是，線程同步本身違反了多線程并行運行的原則，所以讀者在使用線程同步時應該盡量做到把lock加在最小的程序塊上。如果一個方法有大量的代碼需要線程同步，那就需要重新考慮程序的設計了，是否真的有必要進行多線程處理，畢竟線程本身的開銷也是相當大的。
對靜態方法的同步，一般采用靜態私有的引用成員，而對成員方法的同步，一般采用私有的引用成員。讀者需要注意靜態和非靜態成員的使用和把同步對象申明為私有，這都是保證線程同步高效并且正確的關鍵點。
??答案
C#中的lock關鍵字實質是調用Monitor.Enter和Monitor.Exit兩個方法的簡化語法，功能上其實現了進入和退出某個對象的同步。在通常情況下，可以通過lock一個私有的引用成員變量來完成成員方法內的線程同步，而通過lock一個私有的靜態引用成員變量來完成靜態方法內的線程同步

轉載于:https://www.cnblogs.com/mingyongcheng/archive/2011/03/27/1996716.html

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總結

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