C# 中的锁

临界区与 lock 关键字

核心作用：

通过将多线程访问串行化，保护共享资源或代码段。lock 关键字是 Monitor 类的语法糖，提供异常安全的临界区实现。

实现示例：

private static readonly object _lockObj = new object();

public void ThreadSafeMethod()
{
    lock (_lockObj) 
    {
        // 临界区代码（每次仅一个线程可进入）
    }
}

关键特性：

用户态锁（无内核切换开销）

自动调用Monitor.Enter和Monitor.Exit

必须使用专用私有对象作为锁标识

注意事项：

❌ 避免锁定this、Type实例或字符串（易引发死锁）

❌ 避免嵌套锁（需严格按顺序释放）

✅ 推荐readonly修饰锁对象

lock 示例

互斥锁（Mutex）

核心作用：

系统级内核锁，支持跨进程同步，但性能开销较高（用户态/内核态切换）。

实现示例：

using var mutex = new Mutex(false, "Global\\MyAppMutex");

try 
{
    // 等待锁（最大等待时间500ms）
    if (mutex.WaitOne(500)) 
    {
        // 临界区代码
    }
}
finally 
{
    if (mutex != null)
    {
        mutex.ReleaseMutex();
    }
}

关键特性：

支持跨应用程序域同步

线程终止时自动释放锁

支持命名互斥体（系统全局可见）

适用场景：

单实例应用程序控制

进程间共享文件访问

硬件设备独占访问

Mutex 示例

信号量（Semaphore）

核心作用：

通过许可计数器控制并发线程数，SemaphoreSlim为轻量级版本（用户态实现）。

实现对比：

代码示例：

// 创建初始3许可、最大5许可的信号量
var semaphore = new SemaphoreSlim(3, 5);

semaphore.Wait();  // 获取许可
try 
{
    // 资源访问代码
}
finally 
{
    semaphore.Release();
}

典型应用：

数据库连接池（限制最大连接数）

API 请求限流

批量任务并发控制

Semaphore 示例

事件

用来通知线程有一些事件已发生，从而启动后继任务的开始。

AutoResetEvent 示例

读写锁

这种锁允许在其他程序正在写的情况下读取资源，所以如果资源允许脏读，用这个比较合适。

ReaderWriterLockSlim 示例

原子锁 / 自旋锁

通过原子操作 Interlocked.CompareExchange 实现“无锁”竞争。自旋锁在等待锁时会持续占用CPU资源，因此它们最适合于预期锁保持时间非常短的情况。对于长时间运行的任务，使用更传统的锁机制（如 lock 关键字）可能会更加合适。

原子性操作

Interlocked.Increment 这是一种特例，野外原子性操作本身天生线程安全，所以无需加锁。