C# 在使用setter时，何时应该在多线程单例中锁定静态实例？

试图了解何时锁定静态变量被认为是最佳实践。静态实例设置程序是线程安全的吗？如果不是，应该是吗？为什么不保证线程安全会导致什么后果

class MyClass
{
    private static MyClass _instance;

    private static readonly object _padlock = new object();

    public static MyClass Instance
    {
        get
        {
            if(_instance == null)
            {
                lock(_padlock)
                {
                    if(_instance == null)
                    {
                        _instance = new MyClass();
                    }
                }
            }
            return _instance;
        }
        set => _instance = value;
    }

}

这称为双重检查锁定

但是，双重检查锁定要求基础字段为1

简言之，分配是原子的，但需要通过跨不同内核/CPU的锁进行完全同步。另一个并发读取该值的内核可能会得到一个过时的值cached1

有几种方法可以使代码线程安全：

避免双重检查锁定，只需执行lock语句中的所有操作。 使用volatile关键字将字段设置为volatile。 使用保证线程安全的Lazy类。 注：完全不设防的二传手进一步增加了复杂性3

然而，在您的情况下，使用双重检查锁定可能会与单个检查和volatile字段锁定一起工作，但我认为您最好的选择是完全锁定所有内容并确保安全

public static MyClass Instance
{
    get
    {
         lock(_padlock)
         {
             if(_instance == null)
                 _instance = new MyClass();
             return _instance;
         }

    }
    set 
    {
         lock(_padlock)
         {
             _instance = value;
         }
    } 
}

注意：是的，它将招致性能惩罚

参考文献

一,

二,

3评论来自

额外资源

这称为双重检查锁定

但是，双重检查锁定要求基础字段为1

简言之，分配是原子的，但需要通过跨不同内核/CPU的锁进行完全同步。另一个并发读取该值的内核可能会得到一个过时的值cached1

有几种方法可以使代码线程安全：

避免双重检查锁定，只需执行lock语句中的所有操作。 使用volatile关键字将字段设置为volatile。 使用保证线程安全的Lazy类。 注：完全不设防的二传手进一步增加了复杂性3

然而，在您的情况下，使用双重检查锁定可能会与单个检查和volatile字段锁定一起工作，但我认为您最好的选择是完全锁定所有内容并确保安全

public static MyClass Instance
{
    get
    {
         lock(_padlock)
         {
             if(_instance == null)
                 _instance = new MyClass();
             return _instance;
         }

    }
    set 
    {
         lock(_padlock)
         {
             _instance = value;
         }
    } 
}

注意：是的，它将招致性能惩罚

参考文献

一,

二,

3评论来自

额外资源

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在我看来，在设定器上锁定或不锁定，你总是会遇到时间问题。想象一下这些场景：

您在setter上有一个锁，但是在该锁启用之前，调用getter。调用方获取旧实例。 你在setter上有一个锁，但是在锁被锁定之后，对getter的调用就进来了。调用方等待锁释放，然后获取新实例。 您没有对setter的锁定，并且调用在您替换实例之前进入。调用方获取旧实例。 您没有对setter的锁定，并且在您替换实例之后，调用将进入。调用方获取新实例。 有锁和无锁，调用方接收哪个实例是一个时间问题

我能看到的唯一问题是，您是否希望能够将Instance设置为null。如果是这种情况，您当前的代码将无法工作，因为在If语句和返回它之间可能会更改_实例。您可以通过复制引用来解决此问题：

public static MyClass Instance
{
    get
    {
        var instanceSafeRef = _instance;
        if(instanceSafeRef == null)
        {
            lock(_padlock)
            {
                if(_instance == null)
                {
                    _instance = new MyClass();
                }
                instanceSafeRef = _instance;
            }
        }
        return instanceSafeRef;
    }
    set => _instance = value;
}

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在我看来，在设定器上锁定或不锁定，你总是会遇到时间问题。想象一下这些场景：

您在setter上有一个锁，但是在该锁启用之前，调用getter。调用方获取旧实例。 你在setter上有一个锁，但是在锁被锁定之后，对getter的调用就进来了。调用方等待锁释放，然后获取新实例。 您没有对setter的锁定，并且调用在您替换实例之前进入。调用方获取旧实例。 您没有对setter的锁定，并且在您替换实例之后，调用将进入。调用方获取新实例。 有锁和无锁，调用方接收哪个实例是一个时间问题

我能看到的唯一问题是，您是否希望能够将Instance设置为null。如果是这种情况，您当前的代码将无法工作，因为在If语句和返回它之间可能会更改_实例。您可以通过复制引用来解决此问题：

public static MyClass Instance
{
    get
    {
        var instanceSafeRef = _instance;
        if(instanceSafeRef == null)
        {
            lock(_padlock)
            {
                if(_instance == null)
                {
                    _instance = new MyClass();
                }
                instanceSafeRef = _instance;
            }
        }
        return instanceSafeRef;
    }
    set => _instance = value;
}

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你为什么有二传手？这样你就可以在某个时候用一个新的类替换MyClass了吗？正确。它将被用作环境上下文模式的一部分，我将在其中实现一个工厂类。我看不出锁定它的理由，但它似乎也不是线程安全的。我建议将setter隐藏在单独的、适当命名的方法后面，以阻止随机分配，因为可能会发生这种情况。。也不，它不是线程安全的。我同意

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它不是线程安全的，但是任务是原子的，这让我很困惑。谢谢大家的帮助。你为什么有二传手？这样你就可以在某个时候用一个新的类替换MyClass了吗？正确。它将被用作环境上下文模式的一部分，我将在其中实现一个工厂类。我看不出锁定它的理由，但它似乎也不是线程安全的。我建议将setter隐藏在单独的、适当命名的方法后面，以阻止随机分配，因为可能会发生这种情况。。同样不，它不是线程安全的。我同意它不是线程安全的，但是原子的任务让我有点困惑。谢谢大家的帮助。我知道双重检查锁定，更喜欢使用Lazy，但这是一种罕见的需要setter的情况。在过去，我使用volatile关键字，但以int为例。所以您建议锁定setter，使其线程安全？@ChrisGessler是的，您还需要锁定setter。@MichaelRandall-您能解释一下不锁定它的负面影响吗？例如，我的内存是否会损坏？它会使exe崩溃，还是我只是接收对象的缓存旧副本？我尝试用数千个线程来破坏应用程序，但它不能。@ChrisGessler不，分配是原子的，最坏的情况是你最终得到了错误的引用，你认为你得到了默认值，但这是默认值的不同实例化，或者你认为你已经设置了默认值，但你最终得到了默认值，还是邪恶versa@MichaelRandall-我同意。安全第一！谢谢你的帮助！谢谢我知道双重检查锁定，更喜欢使用Lazy，但这是一种罕见的需要setter的情况。在过去，我使用volatile关键字，但以int为例。所以您建议锁定setter，使其线程安全？@ChrisGessler是的，您还需要锁定setter。@MichaelRandall-您能解释一下不锁定它的负面影响吗？例如，我的内存是否会损坏？它会使exe崩溃，还是我只是接收对象的缓存旧副本？我尝试用数千个线程来破坏应用程序，但它不能。@ChrisGessler不，分配是原子的，最坏的情况是你最终得到了错误的引用，你认为你得到了默认值，但这是默认值的不同实例化，或者你认为你已经设置了默认值，但你最终得到了默认值，还是邪恶versa@MichaelRandall-我同意。安全第一！谢谢你的帮助！