面試翻車后才知道：原來 .NET 的“鎖”不止 lock

作者：程序員學(xué)習(xí)隨筆 2025-08-26 01:45:00

一次看似簡單的面試提問，可能暴露出的是你整個(gè)并發(fā)知識(shí)體系的短板。在 .NET 世界里，lock 固然重要，但真正體現(xiàn)你技術(shù)深度的，是你知不知道還有別的選擇，以及為什么選它。與其等到面試被問住時(shí)才懊悔“我沒學(xué)過”，不如現(xiàn)在就開始系統(tǒng)梳理這些同步機(jī)制。

最近有個(gè)朋友去面試一家公司的高級(jí) .NET 開發(fā)崗位，被問了一個(gè)看起來特別基礎(chǔ)的問題：

“在多線程開發(fā)中，你都用過哪些鎖機(jī)制？”

他想了想，答得挺標(biāo)準(zhǔn)：

“我平時(shí)主要用 lock 關(guān)鍵字，保護(hù)一些共享資源，比如靜態(tài)變量或者緩存。一般會(huì)定義一個(gè)私有的靜態(tài)對(duì)象，然后在需要同步的地方加上 lock(obj)。”

還當(dāng)場(chǎng)寫了個(gè)例子：

private staticreadonlyobject _lock = newobject();
privatestaticint _counter = 0;

public void Increment()
{
    lock (_lock)
    {
        _counter++;
    }
}

面試官點(diǎn)點(diǎn)頭，沒說什么，接著追問：

“那除了 lock，你還了解別的線程同步方式嗎？比如 Mutex、SemaphoreSlim，或者 ReaderWriterLockSlim？”

這下他卡殼了，沉默幾秒后老實(shí)承認(rèn)：

“這些名字我聽過，但項(xiàng)目里沒怎么用過，不太熟。”

面試官笑了笑，沒為難他，反而溫和地說：

“l(fā)ock 確實(shí)是最常用也最安全的方式之一，但它只是 .NET 并發(fā)工具箱里的一小部分。在高并發(fā)、異步編程，或者讀寫頻率差異大的場(chǎng)景下，其他機(jī)制可能更合適。”

這場(chǎng)對(duì)話雖然不長，卻戳中了一個(gè)很普遍的問題：

很多 .NET 開發(fā)者對(duì)多線程的理解，還停留在只會(huì)用 lock 的階段。

面試官為什么愛問“鎖”？

你以為他只是想考你背不背得出幾個(gè)類名？其實(shí)不是。

這類問題背后的真正意圖是：

你有沒有基本的線程安全意識(shí)？
遇到并發(fā)問題時(shí)，能不能根據(jù)場(chǎng)景選對(duì)工具？
是否具備一定的性能優(yōu)化思維？
對(duì) .NET 的并發(fā)模型有沒有主動(dòng)了解過？

如果你張口就是“我只用 lock”，雖然沒錯(cuò)，但顯得眼界窄了點(diǎn)，缺乏深度思考。

面試官聽到這種回答，心里大概會(huì)想：“這人可能只會(huì)寫業(yè)務(wù)代碼，沒碰過復(fù)雜并發(fā)場(chǎng)景。”

.NET 常見的鎖和同步機(jī)制（面試加分項(xiàng)）

為了幫大家避開這個(gè)“知識(shí)盲區(qū)”，下面整理了 .NET 中常用的幾種同步機(jī)制，以及它們各自的適用場(chǎng)景。建議記一記，面試能加分。

1. lock / Monitor

特點(diǎn)：語法簡單，自動(dòng)釋放，適合保護(hù)臨界區(qū)。
底層原理：lock 其實(shí)是 Monitor.Enter 和 Monitor.Exit 的語法糖，編譯器還會(huì)自動(dòng)加上 try-finally，防止忘記解鎖。
擴(kuò)展能力：Monitor 本身還支持 Wait、Pulse、TryEnter 等高級(jí)操作，比 lock 更靈活。
注意事項(xiàng)：

別鎖 this，容易被外部誤用；

別鎖字符串常量，因?yàn)樽址旭v留機(jī)制，可能導(dǎo)致不同地方共用一把鎖；

別鎖 typeof(SomeType)，也容易出問題。

適用場(chǎng)景：通用的臨界資源保護(hù)，最常見也最穩(wěn)妥。

lock (_lockObj)
{
    // 臨界區(qū)操作
}

2. ReaderWriterLockSlim

特點(diǎn)：允許多個(gè)線程同時(shí)讀，但寫的時(shí)候必須獨(dú)占。
優(yōu)勢(shì)：在“讀多寫少”的場(chǎng)景下，性能遠(yuǎn)超 lock。
典型場(chǎng)景：緩存讀取、配置中心、全局狀態(tài)管理等。
注意：使用時(shí)一定要配 try-finally，確保解鎖。

_rwLock.EnterReadLock();
try
{
    // 讀取共享數(shù)據(jù)
}
finally
{
    _rwLock.ExitReadLock();
}

寫的時(shí)候：

_rwLock.EnterWriteLock();
try
{
    // 修改共享數(shù)據(jù)
}
finally
{
    _rwLock.ExitWriteLock();
}

3. SemaphoreSlim

特點(diǎn)：控制同時(shí)訪問某個(gè)資源的線程數(shù)量，支持異步。
最大亮點(diǎn)：它有 WaitAsync() 方法，可以在 async/await 中安全使用。
妙用技巧：設(shè)置信號(hào)量最大為 1，就能實(shí)現(xiàn)一個(gè)“異步鎖”。
適用場(chǎng)景：限流、資源池控制、避免線程池耗盡。

await _semaphore.WaitAsync();
try
{
    // 臨界區(qū)
}
finally
{
    _semaphore.Release();
}

特別提醒：lock 在 async 方法里不能直接用（會(huì)報(bào)錯(cuò)或死鎖），這時(shí)候就得靠 SemaphoreSlim 救場(chǎng)。

4. Mutex

特點(diǎn)：系統(tǒng)級(jí)鎖，支持跨進(jìn)程。
優(yōu)勢(shì)：可以用它實(shí)現(xiàn)“程序只能運(yùn)行一個(gè)實(shí)例”。
缺點(diǎn)：每次加鎖都會(huì)進(jìn)入內(nèi)核態(tài)，性能開銷大，不適合高頻調(diào)用。
適用場(chǎng)景：防止程序多開、進(jìn)程間通信同步。

using (var mutex = new Mutex(false, "MyApp.Unique"))
{
    if (!mutex.WaitOne(0))
    {
        Console.WriteLine("程序已在運(yùn)行！");
        return;
    }

    // 主程序邏輯
}

小知識(shí)：Mutex 名字來源于 "Mutual Exclusion"，也就是互斥。

5. Interlocked

特點(diǎn)：無鎖原子操作，基于 CPU 指令完成。
優(yōu)點(diǎn)：速度快到飛起，沒有上下文切換，適合超高頻計(jì)數(shù)。
常見用途：計(jì)數(shù)器、狀態(tài)標(biāo)志位、CAS（Compare-and-Swap）操作。

Interlocked.Increment(ref _counter);        // ++操作原子化
Interlocked.Exchange(ref _flag, 1);         // 原子賦值
Interlocked.CompareExchange(ref _value, newValue, oldValue); // CAS

這個(gè)類在高性能庫中很常見，比如內(nèi)存隊(duì)列、狀態(tài)機(jī)等。

6. SpinLock

特點(diǎn)：自旋等待，不釋放 CPU 時(shí)間片。
風(fēng)險(xiǎn)提示：如果臨界區(qū)執(zhí)行時(shí)間稍長，就會(huì)白白浪費(fèi) CPU 資源。
絕對(duì)禁忌：不能用于異步方法，也不能在它里面 await。
適用場(chǎng)景：極短的操作，比如高性能庫內(nèi)部的小型同步。

bool lockTaken = false;
_spinLock.Enter(ref lockTaken);
try
{
    // 快速操作，越快越好
}
finally
{
    if (lockTaken) _spinLock.Exit();
}

普通業(yè)務(wù)開發(fā)基本用不到，除非你在寫底層框架。

7. 其他容易被忽略的同步工具

這些不是“鎖”，但在并發(fā)編程中非常有用：

ManualResetEventSlim / AutoResetEvent基于信號(hào)的同步機(jī)制，適合一個(gè)線程通知另一個(gè)線程“我可以繼續(xù)了”。
CountdownEvent等待多個(gè)任務(wù)完成后再繼續(xù)，比如啟動(dòng) N 個(gè)線程干活，等它們?nèi)拷Y(jié)束再收尾。
Barrier讓多個(gè)線程在某個(gè)階段“齊步走”，常用于并行算法或階段性同步。
并發(fā)集合（如 ConcurrentDictionary、BlockingCollection<T>）很多時(shí)候你根本不需要手動(dòng)加鎖！這些集合內(nèi)部已經(jīng)做好了線程安全處理，性能還更好。

比如你要做一個(gè)線程安全的緩存，直接上 ConcurrentDictionary，比自己 lock + Dictionary 強(qiáng)多了。

面試怎么答？教你幾句話拿下面試官

下次再被問“你用過哪些鎖？”，別再說“我就用過 lock”了。

推薦這樣說：

“在實(shí)際項(xiàng)目中，我主要使用 lock 來保護(hù)共享資源，因?yàn)樗唵巍踩⒉蝗菀壮鲥e(cuò)。但在讀多寫少的場(chǎng)景下，比如緩存管理，我會(huì)考慮用 ReaderWriterLockSlim 來提升并發(fā)性能。如果是在異步方法里，lock 不支持 await，我會(huì)用 SemaphoreSlim(1,1) 來實(shí)現(xiàn)異步互斥。此外，我也了解 Interlocked 用于原子操作，Mutex 可以跨進(jìn)程同步。雖然項(xiàng)目中用得不多，但我清楚它們各自的適用場(chǎng)景和優(yōu)缺點(diǎn)。”

這番話聽起來就很專業(yè)：

? 有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)

? 有技術(shù)廣度

? 有場(chǎng)景判斷能力

? 還很誠實(shí)，不裝懂

給所有 .NET 開發(fā)者的幾點(diǎn)建議

lock 是起點(diǎn)，不是終點(diǎn)它好用，但不代表它是萬能的。別把它當(dāng)唯一解。
理解場(chǎng)景比死記語法更重要多問問自己：我現(xiàn)在是讀多寫少？還是高并發(fā)？要不要支持異步？有沒有跨進(jìn)程需求？
異步編程中，lock 失效了怎么辦？務(wù)必掌握 SemaphoreSlim 和 async 友好的同步方式，否則遲早踩坑。
善用并發(fā)集合很多時(shí)候你根本不需要自己加鎖。ConcurrentDictionary、ConcurrentQueue、BlockingCollection 都是現(xiàn)成的好工具。