c# - 线程 : Locking Under the hood of

Question

当我们使用锁对象时会发生什么？我知道运行时使用了 monitor.Enter 和 Exit 方法。但幕后到底发生了什么？为什么只有引用类型用于锁定？实现加锁的对象虽然变了，为什么还能保证线程安全？

在当前示例中，我们正在修改用于锁定目的的对象。理想情况下，这不是首选方式，最佳做法是使用专用的私有(private)范围变量。

static List<string> stringList = new List<string>();
    static void AddItems(object o)
    {
        for (int i = 0; i < 100; i++)
        {
            lock (stringList)
            {
                Thread.Sleep(20);
                stringList.Add(string.Format("Thread-{0},No-{1}", Thread.CurrentThread.ManagedThreadId, i));
            }
        }
        string[] listArray = null;

        lock(stringList)
        listArray = stringList.ToArray();

        foreach (string s in listArray)
        {
            Console.WriteLine(s);
        }
    }

Answer 1

引擎盖下发生的事情大致是这样的:

• 假设 object 类型中有一个隐藏字段。
• Monitor.Enter() 和 Monitor.Exit() 使用该字段相互通信。
• 每个引用类型都从 object 继承该字段。

当然，该字段的类型有些特殊:它是一个以线程安全方式工作的同步锁。当然，实际上，它并不是 CLR 意义上的字段，而是 CLR 的一个特殊功能，它使用每个对象内存中的一 block 内存来实现同步锁。 (MSDN 杂志的 “Safe Thread Synchronization” 中描述了确切的实现。)

为什么它仍然提供线程安全？我想你的意思是:为什么它不破坏线程安全对象的线程安全？答案很简单:因为您的对象可能部分是线程安全的，部分不是。您可以拥有一个具有两种方法的对象，使用其中一种方法是线程安全的，而另一种则不是。 Monitor.Enter() 是线程安全的，无论对象的其余部分做什么。

为什么只有引用类型才能用于锁定？ 因为实际上只有引用类型在它们的内存块中才具有这种特殊的魔力。值类型实际上就是值本身:在 int 的情况下是 32 位整数；在自定义结构的情况下，所有字段的串联。您可以将值类型传递给 Monitor.Enter()，它不会报错，但它不会工作，因为值类型将被装箱 — 即，包装到引用类型的对象中。当您调用 Monitor.Exit() 时，它将再次 装箱，因此它将尝试释放对不同 对象引用的锁定。

关于您的代码示例:我看不出有什么问题。您对 stringList 变量的所有访问都包含在一个 lock 中，并且您永远不会分配给 stringList 字段本身，除非在初始化期间。这没有什么可以出错的；它是线程安全的。 (当然，如果某些其他代码在未锁定该字段的情况下访问该字段，可能会出错。如果您要公开该字段，很可能会意外发生这种情况。没有必要仅对此类锁定使用局部范围的变量，除非您真的无法确保该变量不会被您无法控制的代码访问。)