为什么C#不允许锁定空值？

Question

C#不允许在null值上进行锁定。我想我可以在锁定之前检查该值是否为null，但是因为我没有对它进行锁定，另一个线程可能会将该值变为null！我该如何避免这种竞争条件呢？

- Casebash

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为什么不直接使用一个静态初始化的成员变量，它始终不为空？ - zerkms

据我的理解，null本质上是什么都没有。你怎么能在空无一物上设置锁呢？换句话说，string myString = null声明了一个字符串类型的变量，但这就是全部 - 它不存在作为对象，因为它没有值。 - Tim

Answer 1

由于CLR没有地方附加SyncBlock，因此无法在null值上进行锁定，而这正是CLR通过Monitor.Enter/Exit（也是lock内部使用的内容）同步访问任意对象的方式。

- Ana Betts

Answer 2

锁定一个永远不会为null的值，例如：

Object _lockOnMe = new Object();
Object _iMightBeNull;
public void DoSomeKungFu() {
    if (_iMightBeNull == null) {
        lock (_lockOnMe) {
            if (_iMightBeNull == null) {
                _iMightBeNull = ...  whatever ...;
            }
        }
    }
}

同时要小心避免使用双重检查锁定时出现的有趣竞态条件：双重检查锁定中的内存模型保证

- Chris Shain

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可以考虑将"lock object"添加"readonly"关键字以明确所需的不可变性。 - cordialgerm

为什么锁定_lockOnMe可以防止其他人访问_iMightBeNull？ - Sheldon Wei

-1：你的代码仍然容易受到你所提到的竞态条件的影响；_iMightBeNull 需要声明为 volatile。或者更好的做法是，使用 Lazy<T> 进行延迟初始化。 - Douglas

@道格拉斯 怎么做呢？只要在访问 _iMightBeNull 之前始终锁定 _lockOnMe，就不需要使用 volatile。 - SourceOverflow

@SourceOverflow：上面的代码首先检查 _iMightBeNull 是否为 null，然后才对其进行锁定。您需要了解内存模型才能理解为什么这是错误的。如果想快速确认，请参见 http://csharpindepth.com/Articles/General/Singleton.aspx#dcl - Douglas

只有当 _iMightBeNull 以后可能被设置为 null 时，不稳定性才是一个问题。最坏的情况是第一个 null 检查错误地将 _iMightBeNull 识别为空，并在 _lockOnMe 上锁定。如果我没记错的话，锁提供了完整的内存屏障，包括刷新，这意味着在锁内修改 _iMightBeNull 的任何人都会在退出时刷新它，并且随后进入锁的任何人都将读取（现在已更新的）值。 - Chris Shain

Answer 3

这里有两个问题：

首先，不要对一个null对象进行锁定。这是没有意义的，因为两个都是 null 的对象是无法区分的。

其次，在多线程环境中安全地初始化变量，可以使用双重检查锁定模式：

if (o == null) {
    lock (lockObj) {
        if (o == null) {
            o = new Object();
        }
    }
}

这将确保另一个线程尚未初始化对象并可用于实现单例模式。

- Gian Paolo

Answer 4

你的问题的第一部分已经得到了回答，但我想为你的问题的第二部分添加一些内容。

在这种情况下，使用不同的对象来执行锁定更为简单。这也解决了在临界区中维护多个共享对象状态的问题，例如雇员列表和雇员照片列表。

此外，当您必须在原始类型（如int或decimal等）上获取锁时，此技术也非常有用。

我认为，如果您像其他人建议的那样使用此技术，则不需要两次执行空值检查。例如，在接受的答案中，Cris使用了两次if条件语句，这确实没有任何区别，因为锁定的对象与实际修改的对象不同，如果您锁定了一个不同的对象，则执行第一次空值检查是无用而浪费cpu的。

我建议使用以下代码：

object readonly syncRootEmployee = new object();

List<Employee> employeeList = null;
List<EmployeePhoto> employeePhotoList = null;

public void AddEmployee(Employee employee, List<EmployeePhoto> photos)
{
    lock (syncRootEmployee)
    {
        if (employeeList == null)
        {
            employeeList = new List<Employee>();
        }

        if (employeePhotoList == null)
        {
            employeePhotoList = new List<EmployeePhoto>();
        }

        employeeList.Add(employee);
        foreach(EmployeePhoto ep in photos)
        {
            employeePhotoList.Add(ep);
        }
    }
}

如果有人发现了竞争条件，请在评论中回复。从上面的代码可以看出，它解决了三个问题：首先，在锁定之前不需要进行空值检查；其次，它创建了一个关键部分而不锁定两个共享源；第三，锁定多个对象会因编写代码时缺乏注意而导致死锁。

以下是我如何使用原始类型的锁。

object readonly syncRootIteration = new object();

long iterationCount = 0;
long iterationTimeMs = 0;

public void IncrementIterationCount(long timeTook)
{
    lock (syncRootIteration)
    {
        iterationCount++;
        iterationTimeMs = timeTook;
    }
}

public long GetIterationAvgTimeMs()
{
    long result = 0;

    //if read without lock the result might not be accurate
    lock (syncRootIteration)
    {
        if (this.iterationCount > 0)
        {
            result = this.iterationTimeMs / this.iterationCount;
        }
    }

    return result;
}

多线程愉快 :)

- Mubashar

Answer 5

为什么C#不允许锁定null值？ Paul's answer 到目前为止是唯一正确的答案，所以我会接受它。这是因为.NET中的监视器使用与所有引用类型附加的同步块。如果您有一个为null的变量，则它不引用任何对象，这意味着监视器无法访问可用的同步块。

如何避免这种竞态条件？

传统方法是锁定您知道永远不会为null的对象引用。如果您发现自己处于无法保证这一点的情况下，那么我会将其归类为非传统方法。除非您描述导致可空锁定目标的特定情况，否则我在这里没有更多可以提到的内容。

- Brian Gideon

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似乎你链接到Paul的答案已经失效了。 - kofifus