C#线程同步：Mutex/Monitor无法工作

Question

我正在尝试只允许一个 Thread 访问一个非静态方法。我不会创建 Threads，而是使用 Tasks。我试图将该方法锁定为一个用途，但它并没有起作用，我首先尝试使用静态 Mutex 对象，然后是非静态的 Mutex 对象，但即使使用简单的监视器也不起作用。

我的代码：

private async void LoadLinkPreview()
    {
        try
        {
            // TODO: FEHLERTRÄCHTIG!
            Monitor.Enter(_loadLinkMonitor);
            Debug.WriteLine(DateTime.Now + ": Entered LinkPreview");

            // Code ...
            // There are also "await" usages here, don't know if this matters
        }
        catch { }
        finally
        {
             Monitor.Exit(_loadLinkMonitor);
             Debug.WriteLine(DateTime.Now + ": Left LinkPreview");
        }
    }

这是控制台显示的内容：

3/12/2013 6:10:03 PM: Entered LinkPreview
3/12/2013 6:10:05 PM: Entered LinkPreview
3/12/2013 6:10:05 PM: Left LinkPreview
3/12/2013 6:10:06 PM: Left LinkPreview

当然，有时它按照期望的顺序工作，但我希望它总是能够正常工作。也许有人可以帮助我吗？

编辑：我意识到控制台显示可能是期望的行为，因为“Left”的WriteLine()在退出监视器后，但现在我已经将它们切换了，并且可以确认肯定有两个线程同时工作！另外，控制台输出结果更加明显：

3/12/2013 6:26:15 PM: Entered LinkPreview
3/12/2013 6:26:15 PM: Entered LinkPreview
2 had an error! // Every time the method is used I count up now, this confirms that the second
// time the method is called the error is produced, which would not happen if the monitor
// is working because I have an if statement right upfront ...
3/12/2013 6:26:17 PM: Left LinkPreview
3/12/2013 6:26:18 PM: Left LinkPreview

- Smirnoff4u

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那个内部的await可能很重要。不确定它是否适用于监视器，但如果线程尝试两次锁定（嵌套）某些东西，则允许它这样做而不被阻止。您会得到您所注意到的行为。 - Meirion Hughes

（如果同一个线程尝试两次锁定同一对象） - user7116

Answer 1

编辑：放弃了之前的内容。这里是答案：为什么不能在锁语句的主体中使用“await”运算符？ 你不应该在本质上是“lock”语句的内部使用“await”。

- Kevin Anderson

Answer 2

实际上，你的代码可能已经按照预期运行了，问题只是在于显示上。

问题就出在这里：

 Monitor.Exit(_loadLinkMonitor);
 Debug.WriteLine(DateTime.Now + ": Left LinkPreview");

在退出监视器后，你需要写出时间戳。请注意，等待进入监视器的其他代码可以在调用Exit之后立即开始执行。因此，在当前线程调用exit之后，可能会出现另一个线程在Debug调用之前进入监视器并写下它自己的"进入"行。

如果你更改代码为：

 Debug.WriteLine(DateTime.Now + ": Left LinkPreview");
 Monitor.Exit(_loadLinkMonitor);

那么它不会改变行为，但是您将消除日志错误。如果仍然无序，则确实在代码中有问题。

另外，如果您有一个async方法，应避免调用执行阻塞等待的方法，例如Monitor.Enter。 如果您使用SemaphoreSlim，则可以使用其WaitAsync方法来确保该方法不会阻塞。示例代码如下：

private SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(1);
private async void LoadLinkPreview()
{
    try
    {
        await semaphore.WaitAsync();
        Debug.WriteLine(DateTime.Now + ": Entered LinkPreview");
        await Task.Delay(2000);//placeholder for real work/IO
    }
    finally
    {
        Debug.WriteLine(DateTime.Now + ": Left LinkPreview");
        semaphore.Release();
    }
}

- Servy

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嗨，谢谢。我已经编辑了我的答案，因为我发现有些地方不太清晰 =) 我会尝试使用 SemaphoreSlim，听起来很棒。但是它应该无论如何都能正常工作，对吧？ - Smirnoff4u

@Smirnoff4u 第二部分，关于使用SemaphoreSlim并不涉及到你的问题，它只是你代码的一个改进。问题在于我在开头讨论的日志记录和锁定操作的顺序。 - Servy

是的，但我现在已经把它们交换了，它仍然无法工作，所以那不是问题。 - Smirnoff4u

@Smirnoff4u 那很可能与你没有展示的代码有关。 - Servy

SemaphoreSlim工作得非常好！非常感谢，我认为这也解释了我在其他应用程序中遇到的问题！一个后续问题：如果我需要一个互斥锁来进行进程同步，像这样的代码是否可以？public async static void F() { await _semaSlim.WaitAsync(); await DoMutexWork(); _semaSlim.Release(); }private static void MutexWork() { Mutex.WaitOne() // 存储相关操作 Mutex.ReleaseOne() } - Smirnoff4u

@Smirnoff4u 我认为是这样的。 - Servy

Answer 3

在async方法中，您不能使用标准的多线程原语，例如Monitor。如果您使用lock语句，C#编译器将阻止您，但是如果您通过Monitor.Enter手动执行，则最终会自食其果。

如果您仔细思考一下，这是完全有道理的。当async方法产生时会发生什么？它会返回一个未完成的Task并允许其他代码运行，而它正在等待。这完全违反了锁的目的，即在持有锁时防止其他代码运行。还有一些情况（例如ASP.NET或线程池上下文），其中async方法在不同的线程上恢复；在这种情况下，一个线程获取锁，另一个线程释放锁。疯狂！猫和狗生活在一起！

内置的.NET解决方案是SemaphoreSlim，它作为锁/信号量工作（尽管它没有内置的IDisposable用于与using一起使用）。Stephen Toub在async协调原语上撰写了一系列博客，并且我在我的AsyncEx库中实现了一个完整套件，可通过NuGet获得。

- Stephen Cleary