为什么我们不能锁定值类型？

Question

我试图lock一个Boolean变量时，我遇到了以下错误：

“布尔”不是所要求的lock语句引用类型

似乎只有引用类型允许在lock声明，但我不知道我明白为什么。

安德烈亚斯是说明在他comment：

当[值类型]对象从一个线程传递到其他，复制制成，这样的螺纹最终在2个不同的对象，工作这是安全的。

这是真的吗？这是否意味着当我执行以下操作时，实际上我正在修改xToTrue和xToFalse方法中的两个不同的x？

public static class Program { 

    public static Boolean x = false; 

    [STAThread] 
    static void Main(string[] args) { 

     var t = new Thread(() => xToTrue()); 
     t.Start(); 
     // ... 
     xToFalse(); 
    } 

    private static void xToTrue() { 
     Program.x = true; 
    } 

    private static void xToFalse() { 
     Program.x = false; 
    } 
} 

（仅此代码是在其状态显然没用，那是只为例子）

---

P.S：我知道在How to properly lock a value type这个问题。我的问题不是怎么而是为什么。

Answer 1

这里只是胡乱猜测......

但如果编译器让你锁定值类型，你最终会锁定什么都没有......因为你传递的值类型为lock每次，你会传递一个盒装的副本;一个不同的盒装副本。所以锁就好像它们是完全不同的对象。 （因为它们实际上是）

请记住，当您为类型为object的参数传递值类型时，它将被装箱（包装）为引用类型。这使得它在每次发生时都成为一个全新的对象。

Answer 2

它扩展为：

System.Threading.Monitor.Enter(x); 
try { 
    ... 
} 
finally { 
    System.Threading.Monitor.Exit(x); 
} 

虽然他们将编译，Monitor.Enter/Exit需要引用类型，因为一个值类型将每次装箱到一个不同的对象实例，以便每次调用Enter和Exit将是在不同的对象上运行。

从MSDN Enter method页：

使用Monitor锁定对象（即引用类型），而不是值类型。当您将值类型变量传递给Enter时，它将作为对象装箱。如果您再次将相同的变量传递给Enter，则会将其作为单独的对象装箱，并且线程不会阻止。在这种情况下，Monitor应该保护的代码不受保护。此外，当您将该变量传递给Exit时，还会创建另一个单独的对象。因为传递给Exit的对象与传递给Enter的对象不同，所以Monitor引发SynchronizationLockException。有关更多信息，请参阅概念主题监视器。

Answer 3

因为值类型没有锁定语句用来锁定对象的同步块。只有参考类型携带类型信息，同步块等的开销。

如果您将参考类型框包含在内，那么您现在有一个包含值类型的对象，并且可以锁定该对象（我期望），因为它现在具有对象具有的额外开销（指向用于锁定的同步块的指针，指向类型信息的指针等）。正如其他人所说的 - 如果你打开一个对象，每当你打开一个对象时，你会得到一个NEW对象，这样你就会每次锁定不同的对象 - 这完全违背了锁定的目的。

这可能会工作（虽然这是完全没有意义的，我还没有尝试过）

int x = 7; 
object boxed = (object)x; 

//thread1: 
lock (boxed){ 
... 
} 
//thread2: 
lock(boxed){ 
... 
} 

只要每个人都使用盒装和盒装的对象，一旦你可能会得到正确的锁定，因为你只设置锁定在盒装物体上，并且它只被创建一次。不要这样做..这只是一个思考练习（甚至可能不工作 - 就像我说的，我没有测试过）。

至于你的第二个问题 - 不，不会为每个线程复制该值。两个线程将使用相同的布尔值，但线程不保证能够看到最新的值（当一个线程设置值时，它可能不会立即写回到内存位置，因此读取该值的任何其他线程都会得到一个'旧'结果）。

Answer 4

以下是从MSDN采取：

锁（C＃）和为SyncLock（Visual Basic）中的语句可以被用于确保代码块运行到完成而不会被其他线程中断。这是通过在代码块的持续时间内获得给定对象的互斥锁来实现的。

和

提供给lock关键字的参数必须是基于参考类型的对象，用于定义所述锁的范围。

我会认为这部分是因为锁机制使用该对象的一个​​实例来创建互斥锁。

Answer 5

如果你问概念为什么这是不允许的，我会说答案的事实，值类型的身份是完全等同于它的值（这是什么使得它的值茎类型）。

因此，任何人在宇宙中谈论int4任何地方都在谈论同样的事情 - 你怎么那么可以声称独家获得锁定呢？

Answer 6

根据这一MSDN Thread，改变为参考变量可能是不可见的所有线程，他们可能最终使用的过时的值，而据我所知，我认为值类型不进行复印时，他们线程之间传递。

从MSDN

正是引用

同样重要的是澄清事实的任务是原子 并不意味着写立即被其他线程 观察。如果引用不是易失性的，那么 另一个线程可能会在您的线程更新它后的某个时间从 中读取一个陈旧值。然而，更新本身是 保证是原子的（你不会看到底层 指针的一部分被更新）。

Answer 7

我认为这是其中的答案为什么是“因为微软工程师以这种方式实现它”的答案。

锁的工作方式是通过在内存中创建一个锁结构表，然后使用对象vtable来记住所需锁的表中的位置。这表明每个对象实际上都没有锁定。只有那些被锁定的人才能做到。由于值类型没有参考，因此没有用于存储锁定位置的vtable。

为什么微软选择这种奇怪的做事方式是任何人的猜测。他们可以让Monitor成为一个你必须实例化的类。我确定我看过一位MS员工的文章，表示反思这种设计模式是一个错误，但我现在似乎无法找到它。

Answer 8

您无法锁定值类型，因为它没有sync root记录。

锁定由CLR和OS内部机制执行，这些机制依赖于具有只能由单个线程一次访问的记录的对象 - 同步块根。任何引用类型将有：

• 指向一个类型
• 堆同步块根
• 指向实例数据

Answer 9

我想知道为什么。净团队决定限制开发并允许Monitor仅在参考上运行。首先，你认为锁定System.Int32而不是为了锁定目的而定义专用对象变量是很好的，这些储物柜通常不会做任何其他事情。

但是，看起来语言提供的任何功能都必须具有强大的语义，不仅对开发人员有用。因此，值类型的语义是每当值类型出现在代码中时，它的表达式就被评估为一个值。因此，从语义角度来看，如果我们编写`lock（x）'并且x是一个原始值类型，那么它与我们所说的“将一个关键代码块锁定在变量x的值上”相同，这听起来更多比奇怪，肯定:)。与此同时，当我们在代码中遇到ref变量时，我们习惯认为“哦，它是对象的引用”，并且暗示引用可以在代码块，方法，类甚至线程和进程之间共享，因此可以作为守卫。

用两个词，值类型变量出现在代码中，仅在每个表达式中被评估为它们的实际值 - 仅此而已。

我想这是其中的一个要点。