C#「lock」語句在內部如何運作，它對效能有何影響？

理解 C# lock 語句

C# 中的 lock 語句是管理多執行緒應用程式中共享資源並發存取的重要工具。 它確保在任何給定時間只有一個執行緒可以執行程式碼的關鍵部分，從而防止競爭條件和資料損壞。

lock 語句的內部實作

編譯器對 lock 語句的處理在各個 C# 版本中不斷發展。 在 C# 3.0 中，lock 語句被翻譯為 Monitor.Enter 和 Monitor.Exit 調用，包裝在 try...finally 區塊中，以確保即使在出現異常時也能釋放鎖定。

C# 4.0 及更高版本透過引入 lockWasTaken 標誌改進了這種方法，透過避免未取得鎖定時不必要的 Monitor.Exit 呼叫來提高效率。

詳細細分：

• Monitor.Enter: 此方法嘗試取得給定物件的監視器鎖定。如果該鎖已被另一個執行緒持有，則當前執行緒將阻塞，直到該鎖變得可用。 至關重要的是，Monitor.Enter 無限期地阻塞；它缺乏超時機制。

• 效能注意事項： 使用 lock 語句會引入同步開銷，進而影響效能。 這種影響的嚴重程度取決於鎖爭用的頻率。 對頻繁使用的資源的頻繁爭用可能會導致效能大幅下降。

• 執行緒排隊：當多個執行緒競爭同一個鎖時，它們就會排隊。 第一個獲取鎖的線程執行受保護的程式碼；其他人等待輪到他們。

• 缺少超時： lock 語句的一個重要限制是缺乏內建超時機制。 阻塞的線程將無限期地等待，可能導致死鎖或嚴重阻礙應用程式的響應能力。 在需要受控等待時間的情況下，可能需要替代方法，例如使用帶有超時的 Monitor.TryEnter。

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