C#线程锁（自旋锁SpinLock、互斥锁Mutex、混合锁Monitor

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}");
}

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