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：
// 创建私有静态只读对象 // private static readonly object _lockObj = new object(); private static readonly System.Threading.Lock _locker = new(); // .NET 9+ 推荐使用 Lock 类型，避免传统 object 的性能损耗 public void ThreadSafeMethod() { lock (_lockObj) { // 临界区代码（每次仅一个线程可进入） } }超时机制：
高并发场景可结合 Monitor.TryEnter 设置超时，避免无限等待：
if (Monitor.TryEnter(lockObject, TimeSpan.FromSeconds(1))) { try { /* 操作 */ } finally { Monitor.Exit(lockObject); } }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 不适用于异步代码（async/await），需使用 SemaphoreSlim 实现异步锁
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
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：
类型 跨进程 性能 最大许可数 Semaphore ✔️ 低 系统限制 SemaphoreSlim ❌ 高 Int32.Max 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(); }异步编程
private readonly SemaphoreSlim _asyncLock = new(1, 1); public async Task UpdateAsync() { await _asyncLock.WaitAsync(); try { /* 异步操作 */ } finally { _asyncLock.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
事件（Event）
核心机制：
通过信号机制实现线程间通知，分为两种类型：
类型 信号重置方式 唤醒线程数 AutoResetEvent 自动 单个 ManualResetEvent 手动 所有 使用示例：
var autoEvent = new AutoResetEvent(false); // 等待线程 Task.Run(() => { autoEvent.WaitOne(); // 收到信号后执行 }); // 信号发送线程 autoEvent.Set(); // 唤醒一个等待线程高级用法：
配合WaitHandle.WaitAll实现多事件等待
使用ManualResetEventSlim提升性能
读写锁（ReaderWriterLockSlim）
核心优势：
实现读写分离的并发策略，适合读多写少场景（如缓存系统）。
锁模式对比：
模式 并发性 升级支持 读模式(EnterReadLock) 多线程并发读 ❌ 写模式(EnterWriteLock) 独占访问 ❌ 可升级模式 单线程读→写 ✔️ 代码示例：
var rwLock = new ReaderWriterLockSlim(); // 读操作 rwLock.EnterReadLock(); try { // 只读访问 } finally { rwLock.ExitReadLock(); } // 写操作 rwLock.EnterWriteLock(); try { // 排他写入 } finally { rwLock.ExitWriteLock(); }最佳实践：
优先使用ReaderWriterLockSlim（旧版有死锁风险）
避免长时间持有读锁（可能饿死写线程）
原子操作（Interlocked）
原理：
通过CPU指令实现无锁线程安全操作。
常用方法：
int counter = 0; Interlocked.Increment(ref counter); // 原子递增 Interlocked.Decrement(ref counter); // 原子递减 Interlocked.CompareExchange(ref value, newVal, oldVal); // CAS操作适用场景：
简单计数器
标志位状态切换
无锁数据结构实现
自旋锁（SpinLock）
核心特点：
通过忙等待（busy-wait）避免上下文切换，适用极短临界区（<1微秒）。
实现示例：
private SpinLock _spinLock = new SpinLock(); public void CriticalOperation() { bool lockTaken = false; try { _spinLock.Enter(ref lockTaken); // 极短临界区代码 } finally { if (lockTaken) _spinLock.Exit(); } }优化技巧：
单核CPU需调用Thread.SpinWait或Thread.Yield
配合SpinWait结构实现自适应等待
同步机制对比指南
机制 跨进程 开销级别 最佳适用场景 lock ❌ 低 通用临界区保护 Mutex ✔️ 高 进程间资源独占 Semaphore ✔️ 中 并发数限制（跨进程） SemaphoreSlim ❌ 低 并发数限制（进程内） ReaderWriterLockSlim ❌ 中 读多写少场景 SpinLock ❌ 极低 纳秒级临界区 Interlocked - 无锁 简单原子操作
选择原则：
优先考虑用户态锁（lock/SpinLock/SemaphoreSlim）
跨进程需求必须使用内核对象（Mutex/Semaphore）
读写比例超过10:1时考虑读写锁
自旋锁仅用于高频短操作（如链表指针修改）
通过以上结构化的分类和对比，开发者可以更精准地选择适合特定场景的线程同步方案。建议在实际使用中配合性能分析工具（如BenchmarkDotNet）进行量化验证。
💡 ASP.NET 的异步编程（async/await）本质是单进程内的线程调度，不算“跨进程”。每个 IIS 应用程序池对应一个独立的工作进程（w3wp.exe），不同用户访问同一应用程序池下的 ASP.NET 网站，两者的请求均由同一个 w3wp.exe 进程处理。可能跨进程的场景有：Web Garden 配置、多应用程序池部署等。
在 C# 中，除了常规锁机制（如 lock、Mutex、Semaphore 等），还有一些内置类型通过内部锁或无锁设计实现线程安全。以下是常见的几类：
线程安全集合（System.Collections.Concurrent）这些集合通过细粒度锁或无锁算法（如 CAS）实现线程安全，适合高并发场景。
ConcurrentDictionary：分段锁机制，将数据分片存储，每个分片独立加锁，减少锁竞争。
ConcurrentQueue / ConcurrentStack：基于原子操作（Interlocked）保证线程安全。
ConcurrentBag：每个线程维护本地存储，减少争用，适合频繁添加和移除的场景。
BlockingCollection：基于 ConcurrentQueue 和信号量（SemaphoreSlim）实现生产-消费者模式，支持阻塞和超时。
不可变集合（System.Collections.Immutable） 通过数据不可变性实现线程安全（无需锁），每次修改返回新对象。
Lazy 的线程安全初始化（Lazy<T>） 通过锁或 Interlocked 确保延迟初始化的线程安全。
通道（System.Threading.Channels）用于异步生产-消费者模型，内部通过锁和信号量管理容量限制。
内存缓存（System.Runtime.Caching.MemoryCache）内部使用锁保护共享状态，确保线程安全。
原子操作类型（Interlocked 类、Volatile 关键字、Unsafe 类）通过 CPU 指令实现无锁线程安全。
其他同步工具（Barrier、CountdownEvent）虽然不是严格意义上的锁，但用于协调线程。
在 .NET Framework 的缓存管理中，cacheMemoryLimitMegabytes 是一个关键配置属性，用于控制内存缓存（MemoryCache）实例的最大内存占用。以下是其具体用法及实现细节：
基本定义与作用
功能：通过 cacheMemoryLimitMegabytes 可设置 MemoryCache 实例允许占用的最大内存（单位：MB）。若缓存数据超过此限制，系统会自动淘汰旧条目。
默认值：默认值为 0，表示缓存基于计算机的物理内存自动管理（例如根据可用内存动态调整）。
配置方式
通过配置文件（web.config）
在 web.config 的 <system.runtime.caching> 节点下配置 namedCaches，示例：
<configuration> <system.runtime.caching> <memoryCache> <namedCaches> <add name="Default" cacheMemoryLimitMegabytes="500" physicalMemoryLimitPercentage="50" pollingInterval="00:05:00" /> </namedCaches> </memoryCache> </system.runtime.caching> </configuration>参数说明：
cacheMemoryLimitMegabytes：最大内存限制（例如 500 表示 500MB）。
physicalMemoryLimitPercentage：允许使用的物理内存百分比（可选）。
pollingInterval：缓存清理策略的轮询间隔（例如每5分钟检查一次）。
通过代码动态配置
在初始化 MemoryCache 时，通过 NameValueCollection 传递参数：
var config = new NameValueCollection { { "cacheMemoryLimitMegabytes", "500" }, { "physicalMemoryLimitPercentage", "50" }, { "pollingInterval", "00:05:00" } }; var cache = new MemoryCache("CustomCache", config);此方式适用于需要动态调整缓存策略的场景。
注意事项
优先级规则：
若同时配置了 cacheMemoryLimitMegabytes 和 physicalMemoryLimitPercentage，系统会选择两者中较小的值作为限制。
分布式缓存兼容性：
此属性仅适用于进程内缓存（如 MemoryCache），若使用 Redis 等分布式缓存需通过其独立配置管理内存。
监控与调试：
建议结合性能计数器（如 ASP.NET Applications 类别下的 Cache Total Entries）或日志记录模块（参考 web.config 的 <system.diagnostics> 配置）监控实际内存占用。
应用场景示例
场景：一个电商网站需要缓存商品目录数据，限制最大内存为 1GB。
配置实现：
<add name="ProductCatalogCache" cacheMemoryLimitMegabytes="1024" pollingInterval="00:10:00" />代码调用：
var productCatalog = MemoryCache.Default["ProductCatalog"];常见问题
Q：设置为 0 时缓存会无限制增长吗？
A：不会。此时缓存基于系统物理内存动态管理，通常上限为总内存的 70%-90%。
Q：如何验证配置已生效？
A：可通过 MemoryCache.GetCount() 统计条目数量，或使用性能监视器跟踪内存占用。
| 方法/工具 | 发布时间 | 所属框架 | 命名空间/依赖项 | 编码标准 | 空格处理 | 严格性 | 适用场景 | 现代项目支持（.NET 6+） |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HttpUtility.UrlEncode | 2002 | .NET Framework 1.0+ | System.Web（需引用 DLL） | x-www-form-urlencoded | + | 宽松 | 传统 ASP.NET WebForms | ❌ |
| Server.UrlEncode | 2002 | .NET Framework 1.0+ | System.Web（ASP.NET 页面内） | x-www-form-urlencoded | + | 宽松 | ASP.NET WebForms 页面内编码 | ❌ |
| Uri.EscapeDataString | 2005 | .NET Framework 2.0+ | System（核心库） | RFC 3986 | %20 | 严格 | 构造 URI 组件（路径、查询参数） | ✔️ |
| WebUtility.UrlEncode | 2012 | .NET Framework 4.5+ | System.Net（跨平台） | x-www-form-urlencoded | + | 宽松 | 非 Web 环境或兼容旧代码 | ✔️ |
| UrlEncoder.Default.Encode | 2016 | .NET Core 1.0+ | System.Text.Encodings.Web | RFC 3986 | %20 | 严格 | 现代应用，严格 URI 编码 | ✔️ |
关键选择原则
兼容旧代码 → HttpUtility.UrlEncode 或 WebUtility.UrlEncode。
严格 URI 规范 → Uri.EscapeDataString 或 UrlEncoder。
ASP.NET Core → UrlEncoder。
非 Web 或跨平台 → 弃用 System.Web，选择 System.Net 或 System.Text.Encodings.Web 中的方法。
SignalR 是一个开源的实时通信库，用于构建实时 Web 应用程序。它提供了一个简单的 API，可以在客户端和服务器之间建立持久连接，以便实时地推送数据。
与传统的 WebSocket 相比，SignalR 提供了更高级的功能和更简单的开发体验。下面是一些主要区别：
支持多种传输方式：SignalR 可以使用多种传输方式，包括 WebSocket、Server-Sent Events（SSE）、长轮询和 Forever Frame。这使得 SignalR 在不同的环境中都能提供实时通信的能力，即使某些浏览器不支持 WebSocket，也可以使用其他传输方式。
自动处理连接管理：SignalR 管理连接的生命周期，包括连接的建立、断开和重新连接。它会自动处理连接的失败和重新连接的逻辑，简化了开发人员的工作。
服务器端推送：SignalR 允许服务器端主动推送消息给客户端，而不需要客户端发起请求。这使得实时通信变得更加高效和实时，适用于聊天应用、实时监控等场景。
跨平台支持：SignalR 可以在多个平台上使用，包括 .NET、Java、JavaScript 等。这使得开发人员可以使用自己熟悉的语言和框架来构建实时应用程序。
微软官方提供了针对 ASP.NET Core Web 应用（Razor 页面）的详细教程，这里给出 MVC 版本入门教程。
最终将创建一个正常运行的聊天应用：
创建 Web 应用项目
添加 SignalR 客户端库
在“解决方案资源管理器”>中，右键单击项目，然后选择“添加”“客户端库”。
在“添加客户端库”对话框中：
“提供程序”选择“unpkg”
“库”，请输入 @microsoft/signalr@latest。
选择“选择特定文件”，展开“dist/browser”文件夹，然后选择 signalr.js 和 signalr.min.js。
点击“安装” 。
创建 SignalR Hubs 类
using Microsoft.AspNetCore.SignalR;
/// <summary>
/// Hub 类管理连接、组和消息
/// </summary>
public class ChatHub : Hub
{
/// <summary>
/// 可通过已连接客户端调用 SendMessage，以向所有客户端发送消息
/// </summary>
public async Task SendMessage(string user, string message)
{
// Clients.All 向所有的客户端发送消息
// ReceiveMessage 是客户端监听的方法
await Clients.All.SendAsync("ReceiveMessage", user, message);
}
}其父类 Hub 可管理连接、组和消息。这里演示的是向所有客户端发送消息。
配置 SignalR
打开 Program.cs，添加注入：
builder.Services.AddSignalR();添加路由：
app.MapHub<ChatHub>("/chatHub");添加 SignalR 客户端代码
视图页面：
<div class="container">
<div class="row p-1">
<div class="col-1">用户</div>
<div class="col-5"><input type="text" id="userInput" /></div>
</div>
<div class="row p-1">
<div class="col-1">消息</div>
<div class="col-5"><input type="text" class="w-100" id="messageInput" /></div>
</div>
<div class="row p-1">
<div class="col-6 text-end">
<input type="button" id="sendButton" value="发送消息" />
</div>
</div>
<div class="row p-1">
<div class="col-6">
<hr />
</div>
</div>
<div class="row p-1">
<div class="col-6">
<ul id="messagesList"></ul>
</div>
</div>
</div>
<script src="~/lib/microsoft/signalr/dist/browser/signalr.min.js"></script>
<script src="~/js/chat.js"></script>chat.js 文件：
"use strict";
var connection = new signalR.HubConnectionBuilder().withUrl("/chatHub").build();
// 在连接建立之前禁用发送按钮
document.getElementById("sendButton").disabled = true;
connection.on("ReceiveMessage", function (user, message) {
var li = document.createElement("li");
document.getElementById("messagesList").appendChild(li);
// 修改此处时应注意脚本注入问题
li.textContent = `${user} says ${message}`;
});
connection.start().then(function () {
document.getElementById("sendButton").disabled = false;
}).catch(function (err) {
return console.error(err.toString());
});
document.getElementById("sendButton").addEventListener("click", function (event) {
var user = document.getElementById("userInput").value;
var message = document.getElementById("messageInput").value;
connection.invoke("SendMessage", user, message).catch(function (err) {
return console.error(err.toString());
});
event.preventDefault();
});完成。在线示例：https://xoyozo.net/Demo/SignalRDemo
推荐使用 SignalR 来平替 WebSocket，参考教程。
【服务端（.NET）】
一、创建 WebSocketHandler 类，用于处理客户端发送过来的消息，并分发到其它客户端
public class WebSocketHandler
{
private static List<WebSocket> connectedClients = [];
public static async Task Handle(WebSocket webSocket)
{
connectedClients.Add(webSocket);
byte[] buffer = new byte[1024];
WebSocketReceiveResult result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);
while (!result.CloseStatus.HasValue)
{
string message = Encoding.UTF8.GetString(buffer, 0, result.Count);
Console.WriteLine($"Received message: {message}");
// 处理接收到的消息，例如广播给其他客户端
await BroadcastMessage(message, webSocket);
result = await webSocket.ReceiveAsync(new ArraySegment<byte>(buffer), CancellationToken.None);
}
connectedClients.Remove(webSocket);
await webSocket.CloseAsync(result.CloseStatus.Value, result.CloseStatusDescription, CancellationToken.None);
}
private static async Task BroadcastMessage(string message, WebSocket sender)
{
foreach (var client in connectedClients)
{
if (client != sender && client.State == WebSocketState.Open)
{
await client.SendAsync(Encoding.UTF8.GetBytes(message), WebSocketMessageType.Text, true, CancellationToken.None);
}
}
}
}二、在 Program.cs 或 Startup.cs 中插入：
// 添加 WebSocket 路由
app.UseWebSockets();
app.Use(async (context, next) =>
{
if (context.Request.Path == "/chat")
{
if (context.WebSockets.IsWebSocketRequest)
{
WebSocket webSocket = await context.WebSockets.AcceptWebSocketAsync();
await WebSocketHandler.Handle(webSocket);
}
else
{
context.Response.StatusCode = 400;
}
}
else
{
await next();
}
});这里的路由路径可以更改，此处将会创建一个 WebSocket 连接，并将其传递给 WebSocketHandler.Handle 方法进行处理。
也可以用控制器来接收 WebSocket 消息。
【客户端（JS）】
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1, user-scalable=0" />
<title>WebSocket 示例（JS + ASP.NET）</title>
<style>
#list { width: 100%; max-width: 500px; }
.tip { color: red; }
</style>
</head>
<body>
<h2>WebSocket 示例（JS + ASP.NET）</h2>
<textarea id="list" readonly rows="20"></textarea>
<div>
<input type="text" id="msg" />
<button onclick="fn_send()">发送</button>
<button onclick="fn_disconnect()">断开</button>
</div>
<p id="tip_required">请输入要发送的内容</p>
<p id="tip_closed">WebSocket 连接未建立</p>
<script>
var wsUrl = "wss://" + window.location.hostname + ":" + window.location.port + "/chat";
var webSocket;
var domList = document.getElementById('list');
// 初始化 WebSocket 并连接
function fn_ConnectWebSocket() {
webSocket = new WebSocket(wsUrl);
// 向服务端发送连接请求
webSocket.onopen = function (event) {
var content = domList.value;
content += "[ WebSocket 连接已建立 ]" + '\r\n';
domList.innerHTML = content;
document.getElementById('tip_closed').style.display = 'none';
webSocket.send(JSON.stringify({
msg: 'Hello'
}));
};
// 接收服务端发送的消息
webSocket.onmessage = function (event) {
if (event.data) {
var content = domList.value;
content += event.data + '\r\n';
domList.innerHTML = content;
domList.scrollTop = domList.scrollHeight;
}
};
// 各种情况导致的连接关闭或失败
webSocket.onclose = function (event) {
var content = domList.value;
content += "[ WebSocket 连接已关闭，3 秒后自动重连 ]" + '\r\n';
domList.innerHTML = content;
document.getElementById('tip_closed').style.display = 'block';
setTimeout(function () {
var content = domList.value;
content += "[ 正在重连... ]" + '\r\n';
domList.innerHTML = content;
fn_ConnectWebSocket();
}, 3000); // 3 秒后重连
};
}
// 检查连接状态
function fn_IsWebSocketConnected() {
if (webSocket.readyState === WebSocket.OPEN) {
document.getElementById('tip_closed').style.display = 'none';
return true;
} else {
document.getElementById('tip_closed').style.display = 'block';
return false;
}
}
// 发送内容
function fn_send() {
if (fn_IsWebSocketConnected()) {
var message = document.getElementById('msg').value;
document.getElementById('tip_required').style.display = message ? 'none' : 'block';
if (message) {
webSocket.send(JSON.stringify({
msg: message
}));
}
}
}
// 断开连接
function fn_disconnect() {
if (fn_IsWebSocketConnected()) {
// 部分浏览器调用 close() 方法关闭 WebSocket 时不支持传参
// webSocket.close(001, "Reason");
webSocket.close();
}
}
// 执行连接
fn_ConnectWebSocket();
</script>
</body>
</html>
【在线示例】
https://xoyozo.net/Demo/JsNetWebSocket
【其它】
-
服务端以 IIS 作为 Web 服务器，那么需要安装 WebSocket 协议
-
一个连接对应一个客户端（即 JS 中的 WebSocket 对象），注意与会话 Session 的区别
-
在实际项目中使用应考虑兼容性问题
-
程序设计应避免 XSS、CSRF 等安全隐患
-
参考文档：https://learn.microsoft.com/zh-cn/aspnet/core/fundamentals/websockets
客户端：Failed to connect to host.
服务端：无任何日志
原因：可能是域名、IP 或端口有误，或端口未开放。
客户端/服务端：530 Login incorrect.
原因：用户名或密码错误。
客户端/服务端：503 Use AUTH first.
原因：服务端开启了 FTPS 协议（FTP over TLS），且禁止了 FTP 协议（plain FTP）。
解决方法：不建议服务端恢复不安全的 FTP 协议，客户端应配置 client.Config 的 EncryptionMode、DataConnectionEncryption、SslProtocols、ValidateCertificate 等参数。
客户端/服务端：530 This server does not allow plain FTP. You have to use FTP over TLS.
原因：服务端启用了 FTPS。
解决方法：给 client.Config.EncryptionMode 正确的赋值（FtpEncryptionMode.Explicit 或 FtpEncryptionMode.Auto）。
服务端：[Error] TLS session of data connection not resumed.
原因：证书版本有误。
解决方法：给 client.Config.SslProtocols 赋值正确的 TLS 版本。
服务端：521 PROT P required
原因：服务端开启了“Require TLS session resumption on data connection when using PROT P”
解决方法：client.Config.DataConnectionEncryption = true;
客户端/服务端：450 TLS session of data connection has not resumed or the session does not match the control connection
原因：TLS 与控制连接不匹配，即服务端开启了“Require TLS session resumption on data connection when using PROT P”
解决方法：我暂时还不知道原因，临时关闭了“Require TLS session resumption on data connection when using PROT P”（不建议）。该问题出现在 FileZilla Server 0.x 版本，在 1.x 版本中没有该配置选项。
System.ComponentModel.Win32Exception: 拒绝访问。
[ExternalException (0x80004005): 无法执行程序。所执行的命令为 "\bin\roslyn\csc.exe" /shared /keepalive:"10" /noconfig /fullpaths @"C:\Windows\Microsoft.NET\Framework64\v4.0.30319\Temporary ASP.NET Files\root\8c8f68eb\880f02b5\alczcu1a.cmdline"。]解决方法：
web 部署发布时勾选“在发布期间预编译”
在“配置”中，去掉“允许更新预编辑站点”前的勾，勾选“不合并。为每个页面和控件创建单独的程序集”
您需要将 IWebHostEnvironment 注入到类中才能访问属性值 ApplicationBasePath：阅读有关依赖关系注入的信息。成功注入依赖项后，wwwroot 路径应该可供您使用。例如：
private readonly IWebHostEnvironment _appEnvironment;
public ProductsController(IWebHostEnvironment appEnvironment)
{
_appEnvironment = appEnvironment;
}用法：
[HttpGet]
public IEnumerable<string> Get()
{
FolderScanner scanner = new FolderScanner(_appEnvironment.WebRootPath);
return scanner.scan();
}编辑：在 ASP.NET 的更高版本中，IHostingEnvironment 已被替换为 IWebHostEnvironment。
