用C#实现互斥操作

1、传统的lock

lock简单易用，适合大多数场景，但在高竞争用情况下可能会导致线程阻塞；

        Object obj = new object(); 
        void method1()
        {
            lock (obj)
            {
                // 进行互斥操作
            }
        }

2、SpinLock

SpinLock在低延迟情况下更有效，因为SpinLock会在忙等待（spin）中尝试获取锁；但在高竞用时，可能导致更高的CPU使用率。

SpinLock适合短时间锁定，而lock更通用。选择时需要根据具体的使用场景和性能需求来决定。

        SpinLock spinLock = new SpinLock();
        void method2()
        {
            bool lockTaken = false;
            spinLock.Enter(ref lockTaken);
            try
            {
                // 进行互斥操作
            }
            finally
            {
                if (lockTaken)
                {
                    spinLock.Exit(true);
                }
            }
        }

注意：

在SpinLock.Exit方法中，参数决定是否在释放锁时记录锁的状态。一般情况下：

• Exit(true)：用于锁被当前线程正常获取，表示锁状态已被正确管理，适合在正常退出时使用。
• Exit(false)：用于锁可能被异常获取，通常在某些特殊情况下使用，表示不强制解除锁状态。

在大多数普通场景中，使用Exit(true)更为合适，Exit(false)则少用。

3、Mutex

Mutex可以跨进程使用，适合更广泛的场景

Mutex mutex = new Mutex();
mutex.WaitOne(); // 获取锁
try 
{
    // 进行互斥操作
} 
finally 
{
    mutex.ReleaseMutex(); // 释放锁
}

4、SemaphoreSlim

SemaphoreSlim用于限制同一时间访问资源的数量；

SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(1); // 初始化为1
await semaphore.WaitAsync(); // 获取锁
try 
{
    // 进行互斥操作
} 
finally 
{
    semaphore.Release(); // 释放锁
}

注意：Semaphore和SemaphoreSlim

Semaphore用于限制可访问共享资源的线程数量，SemaphoreSlim是轻量版的Semaphore，但是提供了类似的功能，更适合单进程中的线程同步。

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    static SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(2); // 允许最多两个线程同时访问资源

    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 5; i++)
        {
            int threadNum = i;
            Thread t = new Thread(() => AccessResource(threadNum));
            t.Start();
        }
    }

    static void AccessResource(int threadNum)
    {
        Console.WriteLine($"线程 {threadNum} 尝试访问资源...");
        
        semaphore.Wait(); // 尝试获取信号量，如果已经有两个线程持有信号量，则阻塞
        
        Console.WriteLine($"线程 {threadNum} 获得了资源，正在处理...");
        Thread.Sleep(2000); // 模拟资源处理时间
        
        Console.WriteLine($"线程 {threadNum} 释放了资源...");
        semaphore.Release(); // 释放信号量，允许其他线程继续访问
    }
}

5、ReaderWriterLockSlim

ReaderWriterLockSlim则允许多个线程读取、但在写入时会独占访问；

ReaderWriterLockSlim rwLock = new ReaderWriterLockSlim();


rwLock.EnterReadLock(); // 获取读锁
try 
{
    // 进行读操作
} 
finally 
{
    rwLock.ExitReadLock(); // 释放读锁
}



rwLock.EnterWriteLock(); // 获取写锁
try 
{
    // 进行写操作
} 
finally 
{
    rwLock.ExitWriteLock(); // 释放写锁
}