C#中的Monitor

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🔍 一、Monitor 是什么？

Monitor 是 C# 中用于实现线程同步的一种机制，属于 System.Threading 命名空间。它内部维护一个“线程锁”，确保多个线程有序访问某个资源（通常是对象）。

可以把它理解为一个“线程红绿灯”：一个线程正在访问资源时，其他线程必须等待。

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🧠 二、Monitor 有什么作用？

• 保护临界区代码，防止多个线程同时修改共享资源（如列表、字典、文件等）；
• 实现等待-通知机制（比如生产者-消费者模式）；
• 比 lock 更灵活：可以显式 Enter/Exit/Wait/Pulse。

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🛠️ 三、Monitor 的常见用法

✅ 1. 简单互斥访问（lock 的底层就是 Monitor）

object syncObj = new object();

Monitor.Enter(syncObj);
try
{
    // 临界区代码：访问共享资源
}
finally
{
    Monitor.Exit(syncObj); // 一定要释放锁
}

✅ 等价于：

lock(syncObj)
{
    // 临界区
}

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✅ 2. 等待与通知（Wait / Pulse）

用于一个线程等待另一个线程发信号，典型场景：生产者-消费者。

object syncObj = new object();
Queue<int> queue = new Queue<int>();

void Consumer()
{
    lock(syncObj)
    {
        while (queue.Count == 0)
        {
            Monitor.Wait(syncObj); // 等待有数据
        }

        int item = queue.Dequeue();
        Console.WriteLine("消费了：" + item);
    }
}

void Producer()
{
    lock(syncObj)
    {
        queue.Enqueue(42);
        Monitor.Pulse(syncObj); // 通知消费者线程醒来
    }
}

📌 说明：

• Monitor.Wait(syncObj)：当前线程 释放锁并等待；
• Monitor.Pulse(syncObj)：唤醒等待该锁的某个线程；
• Monitor.PulseAll(syncObj)：唤醒所有等待的线程。

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⚠️ 四、使用 Monitor 要注意什么？

注意点	说明
必须成对使用 Enter/Exit	否则程序会死锁或抛异常。建议用 try-finally 保证 Exit 一定执行
Wait 必须在锁内调用	Monitor.Wait() 必须在 lock(syncObj) 或 Monitor.Enter() 中使用
使用 Pulse 后，被唤醒的线程不会立刻执行	它会排队等锁，直到当前线程退出锁定块
避免死锁	不要在一个锁中等待另一个锁释放（A 等 B，B 等 A）
避免遗漏 Pulse	如果 Pulse 在 Wait 前调用，则唤醒不起作用（因为没人等）

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🧾 五、Monitor 与 lock 的关系

功能	lock	Monitor
自动加/释放锁	✅	❌（需要写 Enter/Exit）
支持等待/通知	❌	✅（Wait/Pulse）
灵活控制线程同步	❌	✅
简单互斥锁	✅	✅

通常：

• 如果只需要简单线程互斥：用 lock
• 如果需要线程间协调唤醒：用 Monitor

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📚 六、实际应用场景

场景	用 Monitor 的方式
数据写入中途不允许 flush	用 _syncRoot + Monitor.Enter/Exit
一个线程生产数据，另一个消费数据	Wait + Pulse 实现等待通知
等待某个标志变为 true	while (!condition) Monitor.Wait(...)

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✅ 总结口诀

✅ “lock 是语法糖，Monitor 是核心 API”
✅ Monitor.Enter/Exit 用于加锁解锁
✅ Monitor.Wait 会释放锁并等待
✅ Monitor.Pulse 唤醒等待线程
✅ 用 try...finally 保证锁释放
✅ Wait 和 Pulse 必须在锁内部使用

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补充内容

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1. 获取锁是什么意思？

获取锁就是“获得对某个共享资源的独占访问权”，确保在同一时间，只有一个线程能访问那个资源（代码块、对象、文件等）。

• 线程要执行“临界区”代码前，必须先“获取锁”。
• 如果锁被别的线程持有了，当前线程就被阻塞等待，直到锁被释放，才能继续执行。

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2. “如果等待5秒或10秒没拿到锁就放弃”的场景

这是个带超时的锁等待，即：

• 线程尝试获取锁，
• 如果锁空闲，马上获得，执行代码；
• 如果锁被占用，等待一段时间（比如5秒），
• 超时还没获得锁，则放弃等待，做其他事情。

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3. 传统 Monitor.Enter 和 lock 是阻塞式的，没超时参数

• Monitor.Enter(obj) 是无限等待直到拿到锁。
• lock(obj) 是 Monitor.Enter 的语法糖。

它们不支持带超时的等待。

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4. 如何用 Monitor.TryEnter 实现带超时的锁等待？

Monitor 提供了 TryEnter 方法，可以尝试获取锁，带超时时间，示例：

object syncObj = new object();

bool lockTaken = false;

try
{
    // 尝试获取锁，最多等待5000毫秒(5秒)
    lockTaken = Monitor.TryEnter(syncObj, 5000);
    if (lockTaken)
    {
        // 成功获得锁，执行临界区代码
        Console.WriteLine("获取锁成功，执行操作");
    }
    else
    {
        // 超时未获取锁，执行其他逻辑
        Console.WriteLine("获取锁超时，放弃等待，执行其他操作");
    }
}
finally
{
    if (lockTaken)
    {
        Monitor.Exit(syncObj); // 释放锁
    }
}

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5. 说明

• Monitor.TryEnter(object obj, int millisecondsTimeout)：

  • 试图获取 obj 上的锁，等待最多 millisecondsTimeout 毫秒；
  • 返回 true 表示成功拿到锁；
  • 返回 false 表示超时未拿到锁。

• 用 try...finally 确保锁释放。

• 不用 lock，必须用 Monitor 的方式写。

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6. 用这个可以实现：

• “尝试加锁，最多等5秒”；
• 如果5秒内没锁，转而做别的事情。

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7. 补充：如果用 lock 只能无限等待，不支持超时！

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总结

需求	推荐做法
获取锁，阻塞等待	lock(obj) 或 Monitor.Enter
获取锁，带超时等待	Monitor.TryEnter(obj, timeout)

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