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NET面试题：C#中的lock关键字有何作用
作为C#的程序员来说，在遇到线程同步的需求时最常用的就是lock关键字。但如何正确并有效地使用lock却是能否高效地达到同步要求的关键。正因为如此，程序员需要完全理解lock究竟为程序做了什么。
所涉及的知识点
· lock的等效代码
· System.Threading.Monitor类型的作用和使用方法
分析问题
1．lock的等效代码
在.NET的多线程程序中，经常会遇到lock关键字来控制同步，比如下列代码：
private object o = new object();
public void Work()
{
lock(o)
{
//做一些需要线程同步的工作
}
}
事实上，lock这个关键字是C#为方便程序员而定义的语法，它等效于安全地使用System.Threading.Monitor类型。上面的代码就直接等效于下面的代码：
private object o = new object();
public void Work()
{
//这里很重要，是为了避免直接使用私有成员o，而导致线程不安全
Object temp = o;
System.Threading.Monitor.Enter(temp);
try
{
//做一些需要线程同步的工作
}
finally
{
System.Threading.Monitor.Exit(temp);
}
}
正如读者所看到的，真正实现了线程同步功能的，就是System.Threading.Monitor类型，lock关键字只是用来代替调用Enter、Exit方法，并且将所有的工作包含在try块内以保证其最终退出同步。
2．System.Threading.Monitor类型的作用和使用
在前文中笔者已经提到了，Monitor类型的Enter和Exit方法用来实现进入和退出对象的同步。具体来说，当Enter方法被调用时，对象的同步索引将被检查，并且.NET将负责一系列的后续工作来保证对象访问时线程的同步，而Exit方法的调用，则保证了当前线程释放该对象的同步块。
代码7-13演示了如何利用lock关键字（也就是Monitor类型）来实现线程同步，具体定义了一个包含需要同步执行方法的类型。
代码7-13 线程同步：UseLock.cs
/// <summary>
/// 演示同步锁
/// </summary>
public class Lock
{
//用来在静态方法中同步
private static Object o1 = new object();
//用来在成员方法中不同
private Object o2 = new object();
//成员变量
private static int i1 = 0;
private int i2 = 0;
/// <summary>
/// 测试静态方法的同步
/// </summary>
/// <param name="state">状态对象</param>
public static void Increment1(Object state)
{
lock (o1)
{
Console.WriteLine("i1的值为：{0}", i1.ToString());
//这里刻意制造线程并行机会
//来检查同步的功能
Thread.Sleep(200);
i1++;
Console.WriteLine("i1自增后为：{0}", i1.ToString());
}
}
/// <summary>
/// 测试成员方法的同步
/// </summary>
/// <param name="state">状态对象</param>
public void Increment2(Object state)
{
lock (o2)
{
Console.WriteLine("i2的值为：{0}", i2.ToString());
//这里刻意制造线程并行机会
//来检查同步的功能
Thread.Sleep(200);
i2++;
Console.WriteLine("i2自增后为：{0}", i2.ToString());
}
}
}
这样，在main方法中调用该类型对象的方法和其静态方法，测试其同步的效果，如代码7-14所示。
代码7-14 线程同步：UseLock.cs
/// <summary>
/// 程序入口
/// </summary>
class MainClass
{
/// <summary>
/// 测试同步效果
/// </summary>
static void Main(string[] args)
{
//开始多线程
Console.WriteLine("开始测试静态方法的同步");
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Thread t = new Thread(Lock.Increment1);
t.Start();
}
//这里等待线程执行结束
Thread.Sleep(5*1000);
Console.WriteLine("开始测试成员方法的同步");
Lock l = new Lock();
//开始多线程
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
Thread t = new Thread(l.Increment2);
t.Start();
}
Console.Read();
}
}
下面是程序的执行结果：
开始测试静态方法的同步
i1的值为：0
i1自增后为：1
i1的值为：1
i1自增后为：2
i1的值为：2
i1自增后为：3
i1的值为：3
i1自增后为：4
i1的值为：4
i1自增后为：5
开始测试成员方法的同步
i2的值为：0
i2自增后为：1
i2的值为：1
i2自增后为：2
i2的值为：2
i2自增后为：3
i2的值为：3
i2自增后为：4
i2的值为：4
i2自增后为：5
可以看到，线程同步被很好地保证了。这里需要强调的是，线程同步本身违反了多线程并行运行的原则，所以读者在使用线程同步时应该尽量做到把lock加在最小的程序块上。如果一个方法有大量的代码需要线程同步，那就需要重新考虑程序的设计了，是否真的有必要进行多线程处理，毕竟线程本身的开销也是相当大的。
对静态方法的同步，一般采用静态私有的引用成员，而对成员方法的同步，一般采用私有的引用成员。读者需要注意静态和非静态成员的使用和把同步对象申明为私有，这都是保证线程同步高效并且正确的关键点。
答案
C#中的lock关键字实质是调用Monitor.Enter和Monitor.Exit两个方法的简化语法，功能上其实现了进入和退出某个对象的同步。在通常情况下，可以通过lock一个私有的引用成员变量来完成成员方法内的线程同步，而通过lock一个私有的静态引用成员变量来完成静态方法内的线程同步
