这篇文章主要介绍“C#多线程安全怎么理解”，在日常操作中，相信很多人在C#多线程安全怎么理解问题上存在疑惑，小编查阅了各式资料，整理出简单好用的操作方法，希望对大家解答”C#多线程安全怎么理解”的疑惑有所帮助！接下来，请跟着小编一起来学习吧！
什么是多线程安全？
一段程序，单线程和多线程执行结果不一致，就表示存在多线程安全问题，即多线程不安全。
多线程安全示例
1. 多线程不安全示例1
假如我们有一个需求，需要输出5个线程，且线程序号按0-4命名，我们编写代码如下：
private void btnTask1_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************"); for (int i = 0; i < 5; i++) { Task.Run(() => { Console.WriteLine($"【BEGIN】**************这是第 {i} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"【 END 】**************这是第 {i} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); }); } Console.WriteLine("【结束】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************");}然后运行示例，如下所示：
通过对以上示例进行分析，得出结论如下：
在for循环中，启动的5个线程，线程序号都是5，并没有按照我们预期的结果【0,1,2,3,4】进行输出。
经过分析发现，因为for循环中，i是同一个变量，线程启动是异步进行的，存在延迟，当线程启动时，for循环已经结束，i的值为5，所以才导致线程序号和预期不一致。
为了解决上述问题，可以通过引入局部变量来解决，即每次循环声明一个变量，循环5次，存在5个变量，则相互之间不会覆盖。如下所示：
private void btnTask1_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************"); for (int i = 0; i < 5; i++) { int k = i; Task.Run(() => { Console.WriteLine($"【BEGIN】**************这是第 {k} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"【 END 】**************这是第 {k} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); }); } Console.WriteLine("【结束】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************");}运行优化后的示例，如下所示：
通过运行示例发现，局部变量可以解决相应的问题。
2. 多线程不安全示例2
假如我们有一个需求：将0到200增加到一个列表中，采用多线程来实现，如下所示：
private void btnTask2_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************"); List<int> list = new List<int>(); List<Task> tasks = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 200; i++) { tasks.Add( Task.Run(() => { list.Add(i); })); } Task.WaitAll(tasks.ToArray()); string res = string.Join(",", list); Console.WriteLine($"列表长度： {list.Count} ，列表内容：{res}"); Console.WriteLine("【结束】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************");}通过运行示例，如下所示：
通过对以上示例进行分析，得出结论如下：
列表的记录条数不对，会少。
列表的元素内容与预期的内容不一致。
针对上述问题，采用中间局部变量的方式，可以解决吗？不妨一试，修改后的 代码如下：
private void btnTask2_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************"); List<int> list = new List<int>(); List<Task> tasks = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 200; i++) { int k = i; tasks.Add( Task.Run(() => { list.Add(k); })); } Task.WaitAll(tasks.ToArray()); string res = string.Join(",", list); Console.WriteLine($"列表长度： {list.Count} ，列表内容：{res}"); Console.WriteLine("【结束】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************");}运行优化示例，如下所示：
通过运行上述示例，得出结论如下：
列表长度依然不对，会小于实际单一线程的长度。注意：多线程列表长度不是一定会小于单一线程运行时列表长度，只是存在概率，即多个线程存在同时写入一个位置的概率。
列表内容，采用局部变量，可以解决部分问题。
由此可以得出List不是线程安全的数据类型。
加锁lock
针对多线程的不安全问题，可以通过加锁进行解决，加锁的目的：在任意时刻，加锁块都之允许一个线程访问。
加锁原理
lock实际是一个语法糖，实际效果等同于Monitor。锁定的是引用对象的一个内存地址引用。所以锁定对象不可以是值类型，也不可以是null，只能是引用类型。
lock对象的标准写法：默认情况下，锁对象是私有，静态，只读，引用对象。如下所示：
/// <summary>/// 定义一个锁对象/// </summary>private static readonly object obj = new object();然后优化程序，如下所示：
private void btnTask2_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************"); List<int> list = new List<int>(); List<Task> tasks = new List<Task>(); for (int i = 0; i < 200; i++) { int k = i; tasks.Add( Task.Run(() => { lock (obj) { list.Add(k); } })); } Task.WaitAll(tasks.ToArray()); string res = string.Join(",", list); Console.WriteLine($"列表长度： {list.Count} ，列表内容：{res}"); Console.WriteLine("【结束】**************线程不安全示例btnTask1_Click**************");}运行优化后的示例，如下所示：
通过对上述示例进行分析，得出结论如下：
加锁后，列表在多线程下也变成安全，符合预期的要求。
但是由于加锁的原因，同一时刻，只能由一个线程进入，其他线程就会等待，所以多线程也变成了单线程。
为何锁对象要用私有类型？
标准写法，锁对象是私有类型，目的是为了避免锁对象被其他线程使用，如果被使用，则会相互阻塞，如下所示：
假如，现在有一个锁对象，在TestLock中使用，如下所示：
public class TestLock{ public static readonly object Obj = new object(); public void Show() { Console.WriteLine("【开始】**************线程示例Show**************"); for (int i = 0; i < 5; i++) { int k = i; Task.Run(() => { lock (Obj) { Console.WriteLine($"【BEGIN】*********T*****这是第 {k} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"【 END 】*********T*****这是第 {k} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); } }); } Console.WriteLine("【结束】**************线程示例Show**************"); }}同时在FrmMain中使用，如下所示：
private void btnTask3_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程示例btnTask3_Click**************"); //类对象中多线程 TestLock.Show(); //主方法中多线程 for (int i = 0; i < 5; i++) { int k = i; Task.Run(() => { lock (TestLock.Obj) { Console.WriteLine($"【BEGIN】*********M*****这是第 {k} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"【 END 】*********M*****这是第 {k} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); } }); } Console.WriteLine("【结束】**************线程示例btnTask3_Click**************");}运行上述示例，如下所示：
通过上述示例，得出结论如下：
T和M是成对相邻，且各代码块交互出现。
多个代码块，共用一把锁，是会相互阻塞的。这也是为啥不建议使用public修饰符的原因，避免被不恰当的加锁。
如果使用不同的锁对象，多个代码块之间是可以并发的【T和M是不成对，且不相邻出现，但是有同一代码块的内部顺序】，效果如下：
为什么锁对象要用static类型？
假如对象不是static类型，那么锁对象就是对象属性，不同的对象之间是相互独立的，所以不同通对象调用相同的方法，就会存在并发的问题，如下所示：
修改TestLock代码【去掉static】，如下所示：
public class TestLock{ public readonly object Obj = new object(); public void Show(string name) { Console.WriteLine("【开始】**************线程示例Show--{0}**************",name); for (int i = 0; i < 5; i++) { int k = i; Task.Run(() => { lock (Obj) { Console.WriteLine($"【BEGIN】*********T*****这是第 {k}--{name} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"【 END 】*********T*****这是第 {k}--{name} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); } }); } Console.WriteLine("【结束】**************线程示例Show--{0}**************",name); }}声明两个对象，分别调用Show方法，如下所示：
private void btnTask4_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程示例btnTask3_Click**************"); TestLock testLock1 = new TestLock(); testLock1.Show("first"); TestLock testLock2 = new TestLock(); testLock2.Show("second"); Console.WriteLine("【结束】**************线程示例btnTask3_Click**************");}测试示例，如下所示：
通过以上示例，得出结论如下：
非静态锁对象，只在当前对象内部进行允许同一时刻只有一个线程进入，但是多个对象之间，是相互并发，相互独立的。所以建议锁对象为static对象。
加锁锁定的是什么？
在lock模式下，锁定的是内存引用地址，而不是锁定的对象的值。假如将Form的锁对象的类型改为字符串，如下所示：
/// <summary>/// 定义一个锁对象/// </summary>private static readonly string obj = "花无缺";同时TestLock类的锁对象也改为字符串，如下所示：
public class TestLock{ private static readonly string obj = "花无缺"; public static void Show(string name) { Console.WriteLine("【开始】**************线程示例Show--{0}**************",name); for (int i = 0; i < 5; i++) { int k = i; Task.Run(() => { lock (obj) { Console.WriteLine($"【BEGIN】*********T*****这是第 {k}--{name} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"【 END 】*********T*****这是第 {k}--{name} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); } }); } Console.WriteLine("【结束】**************线程示例Show--{0}**************",name); }}运行上述示例，结果如下：
通过上述示例，得出结论如下：
字符串是一种特殊的锁类型，如果字符串的值一致，则认为是同一个锁对象，不同对象之间会进行阻塞。因为string类型是享元的，在内存堆里面只有一个花无缺。
如果是其他类型，则是不同的锁对象，是可以相互并发的。
说明锁定的是内存引用地址，而非锁定对象的值。
泛型锁对象
如果TestLock为泛型类，如下所示：
1 public class TestLock<T> 2 { 3 private static readonly object obj = new object(); 4 5 public static void Show(string name) 6 { 7 8 Console.WriteLine("【开始】**************线程示例Show--{0}**************",name); 9 10 for (int i = 0; i < 5; i++)11 {12 int k = i;13 Task.Run(() =>14 {15 lock (obj)16 {17 Console.WriteLine($"【BEGIN】*********T*****这是第 {k}--{name} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************");18 Thread.Sleep(2000);19 Console.WriteLine($"【 END 】*********T*****这是第 {k}--{name} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************");20 }21 });22 }23 24 Console.WriteLine("【结束】**************线程示例Show--{0}**************",name);25 }26 }那么在调用时，会相互阻塞吗？调用代码如下：
private void btnTask5_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程示例btnTask5_Click**************"); TestLock<int>.Show("AA"); TestLock<string>.Show("BB"); Console.WriteLine("【结束】**************线程示例btnTask5_Click**************");}运行上述示例，如下所示：
通过分析上述示例，得出结论如下所示：
对于泛型类，不同类型参数之间是可以相互并发的，因为泛型类针对不同类型参数会编译成不同的类，那对应的锁对象，会变成不同的引用类型。
如果锁对象为字符串类型，则也是会相互阻塞的，只是因为字符串是享元模式。
泛型T的不同，会编译成不同的副本。
递归加锁
如果在递归函数中进行加锁，会造成死锁吗？示例代码如下：
private void btnTask6_Click(object sender, EventArgs e){ Console.WriteLine("【开始】**************线程示例btnTask6_Click**************"); this.add(1); Console.WriteLine("【结束】**************线程示例btnTask6_Click**************");}private int num = 0;private void add(int index) { this.num++; Task.Run(()=> { lock (obj) { Console.WriteLine($"【BEGIN】**************这是第 {num} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); Thread.Sleep(2000); Console.WriteLine($"【 END 】**************这是第 {num} 个线程，线程ID={Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}**************"); if (num < 5) { this.add(index); } } });}运行上述示例，如下所示：
通过运行上述示例，得出结论如下：
在递归函数中进行加锁，会进行阻塞等待，但是不会造成死锁。
到此，关于“C#多线程安全怎么理解”的学习就结束了，希望能够解决大家的疑惑。理论与实践的搭配能更好的帮助大家学习，快去试试吧！若想继续学习更多相关知识，请继续关注编程网网站，小编会继续努力为大家带来更多实用的文章！
