c#中mutex锁的作用范围

Question

假如在方法中用了Mutex锁,锁中间又有一个方法。
此时,锁的做范围包括RunData这个方法吧？即需要等RunData()执行完(甚至该方法中又嵌套了方法)才释放锁吧？
如果是异步锁或普通lock，也是一样吗？

mutex.waitOne();
RunData();
mutex.ReleaseMutex();

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在C#中，Mutex（互斥量）是一种同步原语，用于控制多个线程对共享资源的访问。当一个线程获取到互斥量的锁后，其他尝试获取同一互斥量锁的线程将会被阻塞，直到拥有锁的线程释放它。互斥量的锁定作用范围是显式的，取决于你在代码中如何使用它。

对于你的例子，如果你在某个方法（例如RunData()）内部使用了一个Mutex锁，并且确保了正确的锁定和解锁操作，那么锁的确会保护整个RunData()方法内的代码块。这意味着在mutex.WaitOne();之后至mutex.ReleaseMutex();之前的所有代码都会受到互斥量的保护，无论在这个范围内是否调用了其他方法。

下面是具体的代码示例：

using System;
using System.Threading;

class Program
{
    private Mutex mutex = new Mutex();

    public void RunData()
    {
        mutex.WaitOne();
        
        // 这里的代码受到互斥量保护
        Console.WriteLine("Running data in thread: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
        
        // 假设这是一个嵌套的方法
        NestedMethod();

        mutex.ReleaseMutex();
    }

    private void NestedMethod()
    {
        // 这里同样受到互斥量保护
        Console.WriteLine("Nested method running in thread: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        var program = new Program();
        
        // 启动两个线程同时运行RunData
        var thread1 = new Thread(program.RunData);
        var thread2 = new Thread(program.RunData);

        thread1.Start();
        thread2.Start();

        thread1.Join();
        thread2.Join();

        Console.ReadLine();
    }
}

在这个例子中，尽管RunData()方法内部调用了另一个方法NestedMethod()，但因为它们都在同一个mutex.WaitOne();和mutex.ReleaseMutex();之间，所以它们都处于同一锁的保护之下。这意味着除非拥有锁的线程完成了整个RunData()方法以及其中的任何嵌套方法，否则其他线程不会进入这些受保护的代码区域。

至于异步锁（通常指的是使用SemaphoreSlim、Monitor或其他同步机制实现的异步版本），其原理类似，但是提供了等待锁的异步版本，允许在等待时不会阻塞当前线程。然而，锁的作用范围仍然是由代码决定的，即从获得锁的地方开始，到释放锁的地方结束。例如，使用SemaphoreSlim的一个简单例子：

using System;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading.Semaphores;

class Program
{
    private SemaphoreSlim semaphore = new SemaphoreSlim(1);  // 初始化为1，表示只有一个线程可以获取锁

    public async Task RunDataAsync()
    {
        await semaphore.WaitAsync();  // 异步等待锁

        try
        {
            // 这里的代码受到信号量保护
            Console.WriteLine("Running data in thread: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
            
            // 假设这是一个异步方法
            await NestedMethodAsync();
        }
        finally
        {
            semaphore.Release();  // 在finally块中释放锁，确保锁会被正确释放，无论是否有异常抛出
        }
    }

    private async Task NestedMethodAsync()
    {
        // 这里同样受到信号量保护
        Console.WriteLine("Nested method running in thread: " + Thread.CurrentThread.ManagedThreadId);
    }

    static void Main(string[] args)
    {
        var program = new Program();
        
        // 同样的，启动两个任务同时运行RunDataAsync
        var task1 = program.RunDataAsync();
        var task2 = program.RunDataAsync();

        Task.WaitAll(task1, task2);

        Console.ReadLine();
    }
}

在上述异步示例中，虽然WaitAsync()方法是非阻塞的，但锁的作用范围依然相同：只有当RunDataAsync()方法完成并释放信号量时，其他线程才能获取并继续执行。