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C#實(shí)現(xiàn)單線程異步互斥鎖的示例代碼

 更新時(shí)間：2024年01月17日 14:20:39   作者：CodeOfCC  
異步互斥鎖的作用是用于確保存在異步操作的上下文同步互斥,這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C#如何實(shí)現(xiàn)單線程異步互斥鎖,文中的示例代碼講解詳細(xì),需要的可以參考下

前言

C#對異步的支持越來越成熟，async、await簡化了代碼也提高了可讀性，但由于在一段上下文中有了異步操作，意味著這段操作可能會被同時(shí)重復(fù)調(diào)用，如果本身沒有被設(shè)計(jì)可以重復(fù)調(diào)用的情況下，就很可能會出問題。

一、異步互斥鎖的作用是什么

異步互斥鎖的作用是用于確保存在異步操作的上下文同步互斥?？梢詤⒖糵lutter的插件mutex功能與本文基本一樣。

示例一、創(chuàng)建和銷毀

有創(chuàng)建和銷毀兩個(gè)方法，兩個(gè)方法中都有異步操作，兩個(gè)方法可以單獨(dú)調(diào)用，但不可以同時(shí)調(diào)用。

單線程中連續(xù)調(diào)用創(chuàng)建和銷毀（不在同一個(gè)上下文無法用await），如果沒有互斥限制有可能出現(xiàn)如下的操作：

創(chuàng)建開始->創(chuàng)建異步操作->消息隊(duì)列->銷毀開始->銷毀異步操作->消息隊(duì)列->銷毀完成->消息隊(duì)列->創(chuàng)建完成

加入異步互斥鎖之后

加鎖->創(chuàng)建開始->創(chuàng)建完成->解鎖

加鎖等待->銷毀開始->銷毀完成->解鎖

二、如何實(shí)現(xiàn)

由于操作都是在單線程我們直接用標(biāo)識+隊(duì)列就可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)互斥鎖。

1、標(biāo)識

（1）標(biāo)識是否鎖住

bool _lock = false;

（2）加鎖

_lock=true;

（3）解鎖

_lock=false;

2、異步通知

通過TaskCompletionSource可以實(shí)現(xiàn)異步通知

（1）創(chuàng)建對象

var tcs = new TaskCompletionSource();

（2）返回Task

return tcs.Task;

（3）通知完成

tcs.SetResult();

3、等待隊(duì)列

用一個(gè)隊(duì)列來記錄等待加鎖的請求。

（1）創(chuàng)建隊(duì)列

Queue<TaskCompletionSource> _queue = new Queue<TaskCompletionSource>();

（2） 等待加鎖

_queue.Enqueue(tcs);

（3）加鎖成功

_queue.Dequeue().SetResult();

三、完整代碼

/// <summary>
/// 異步鎖，非線程鎖，只能用于單線程異步環(huán)境中。
/// </summary>
class AsyncMutex
{
    Queue<TaskCompletionSource> _queue = new Queue<TaskCompletionSource>();
    bool _lock = false;
    /// <summary>
    /// 獲取鎖
    /// </summary>
    /// <returns>返回Task，await后即進(jìn)入了鎖</returns>
    public Task Acquire()
    {
        if (_lock)
        {
            var tcs = new TaskCompletionSource();
            _queue.Enqueue(tcs);
            return tcs.Task;
        }
        _lock = true;
        return Task.CompletedTask;
    }
    /// <summary>
    /// 嘗試獲取鎖
    /// 因?yàn)槭菃尉€程環(huán)境，重復(fù)調(diào)用需要切換上下文，否則是無法成功的。
    /// 比如可以await Task.Delay(30);
    /// </summary>
    /// <returns>是否成功</returns>
    public bool TryAcquire()
    {
        if (_lock) return false;
        return _lock = true;
    }
    /// <summary>
    /// 釋放鎖
    /// </summary>
    public void Release()
    {
        if (_queue.Count > 0)
        {
            _queue.Dequeue().SetResult();
        }
        else
        {
            _lock = false;
        }
    }
}

四、使用示例

1、基本用法

直接加鎖

AsyncMutex _mtx = new AsyncMutex();
async void test()
{
    await _mtx.Acquire();
    //custom code
    _mtx.Release();
}

2、嘗試加鎖

加鎖成功才執(zhí)行操作

AsyncMutex _mtx = new AsyncMutex();
void test()
{
    if (_mtx.TryAcquire())
    {
        //custom code
        _mtx.Release();
    }
}

超時(shí)等待

AsyncMutex _mtx = new AsyncMutex();
async void test()
{
    //超時(shí)等待300ms
    bool isLock = false;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        if (isLock = _mtx.TryAcquire()) break;
        await Task.Delay(30);
    }
    if (isLock)
    {
        //custom code
        _mtx.Release();
    }
}

3、加鎖對比

（1）未加鎖

async void test(int num)
{
    Console.WriteLine("enter " + num);
    //模擬異步操作
    await Task.Delay(10);
    Console.WriteLine("exit " + num);
}
//.net 6.0
test(1);
test(2);
test(3);

可能出現(xiàn)的組合，效果預(yù)覽

（2）加鎖

AsyncMutex _mtx = new AsyncMutex();
async void test(int num)
{
    await _mtx.Acquire();
    Console.WriteLine("enter " + num);
    //模擬異步操作
    await Task.Delay(10);
    Console.WriteLine("exit " + num);
    _mtx.Release();
}
//.net 6.0
test(1);
test(2);
test(3);

效果預(yù)覽

總結(jié)

本文簡單的實(shí)現(xiàn)了單線程的異步互斥鎖，實(shí)現(xiàn)起來相對簡單，但作用還是比較大的。雖然說有些情況的異步是可以在前期設(shè)計(jì)上避免同時(shí)調(diào)用，比如登錄按鈕點(diǎn)擊后出現(xiàn)蒙板不允許再次點(diǎn)擊，但是對于已存在的代碼出現(xiàn)了同時(shí)調(diào)用問題，此時(shí)有互斥鎖則可以避免大范圍改動代碼，有效解決問題。

以上就是C#實(shí)現(xiàn)單線程異步互斥鎖的示例代碼的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于C#單線程異步互斥鎖的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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