隨 .NET9 SDK 推出的 C#13 新增 Lock 類別與用法

在 C# 中，lock 語法確保程式碼區塊的執行不會被其他 thread 影響。過去 lock 語法就是 System.Threading.Monitor 的語法糖，編譯器產生的程式碼等於使用 Monitor.Enter 和 Monitor.Exit 來管理 thread 對關鍵部分的執行

.NET9 SDK 推出的 C#13 加入新的 System.Threading.Lock 類型。這意味著，當您使用 Lock 物件作為 lock 語法的目標時，編譯器會產生使用 Lock.EnterScope()方法進入獨佔範圍並在結束時使用 Dispose() 方法退出範圍的程式碼，反之則會建立基於 System.Threading.Monitor 傳統 API 的程式碼

最棒的是只要更改物件類型 (由 object 改為 Lock) 就可以由 Monitor 改為 Lock，不用額外手動修改程式碼。

基本環境說明

  • macOS Sequoia 15.0.1 (Apple M2 Pro)
  • dotnet sdk v9.0.100-rc.2

使用方式

  1. 使用 object (舊語法)

    • lock object 語法糖

    • 底層是 Monitor.Enter 和 Monitor.Exit

  2. 新語法

    • 使用 Lock 類型

    • 使用 using

    • 底層

      兩者的底層程式碼是相同的

心得

System.Threading.Lock 類型的優勢：

  1. 更好的性能： System.Threading.Lock 比傳統的 Monitor 更高效，從而在多線程應用程式中實現更好的性能。 每個 C# 物件的標頭中都有一個 4 byte 的 field（稱為 SyncBlock），用於鎖定，該欄位還用於儲存物件的雜湊碼，需要同時執行這兩項操作時，就不免有額外的程式碼。而這個新的 Lock 單純只是 lock 沒有這個 field 而使鎖定代碼稍微簡單一些。
  2. 更清晰的語法：System.Threading.Lock 提供了更清晰、更直接的 API，使開發人員更容易實現正確的同步。
  3. 健壯的錯誤處理：通過強制實施 Dispose（） 模式，System.Threading.Lock 有助於防止常見錯誤，例如忘記釋放鎖。

Lock 與 Using 兩者會產生相同的 IL 程式碼，使用時機我覺得可以從下面幾點考量

  1. 如果是舊有的程式碼升級上來，直接用 Lock 改動會少點
  2. Lock 比 Using 語意更直接也更加直覺
  3. Using 則是適合更想精準控制釋放 lock 時機的情境

參考資訊

  1. Microsoft Learn:What’s new in C# 13
  2. Microsoft Learn:Lock object
  3. System.Threading.Lock: A New Thread Synchronization in .NET 9
  4. Lock keyword gets an upgrade in .NET9
  5. GitHub:dotnet/runtime - Add first class System.Threading.Lock type