排它鎖主要用來保證，在一段時間內，只有一個線程可以訪問某一段代碼。兩種主要類型的排它鎖是lock和Mutex。Lock和Mutex相比構造起來更方便，運行的也更快。但是Mutex可以在同一個機器上的不同進程使用。
C#中的lock關鍵字，實際上是Monitor.Enter,Monitor.Exist的一個簡寫。在.NET 1.0,2.0,3.0 版本的c#中，lock會被編譯成如下代碼：
Monitor.Enter(_locker);
try
{
if (_val2 != 0) Console.WriteLine(_val1 / _val2);
_val2 = 0;
}
finally { Monitor.Exit(_locker); }
如果你沒有調用Monitor.Enter而直接調用Monitor.Exit會引發異常。
想象一下上面這段代碼，如果再Monitor.Enter之後，try之前，線程出現了異常(比如被終止)，在這種情況下，finally中的Exit方法就永遠不會被執行，也就導致了這個鎖不會被釋放。為了避免這種情況，CLR 4.0的設計者重載了Monitor.Enter方法：
public static void Enter (object obj, ref bool lockTaken);
如果當前線程由於某些異常導致鎖沒有被獲取到，lockTake值會為false，因此在CLR 4.0中，lock會被解釋成如下代碼：
bool lockTaken = false;
try
{
Monitor.Enter(_locker, ref lockTaken);
// Do your stuff...
}
finally { if (lockTaken) Monitor.Exit(_locker); }
Monitor也提供了了一個TryEnter方法，允許你設置一個超時時間，避免當前線程長時間獲取不到鎖而一直等待。
你需要選擇一個對所有線程都可見的對象進行lock(obj)來確保程序能夠按照你的意圖執行。如果比不了解C#語言中的某些特性，lock可能不會按照你 期望來執行。
一個基本的規則，你需要對任意的寫操作，或者可修改的字段進行lock。即使是一個賦值操作，或者累加操作，你也不能假設他是線程安全的。
例如下面代碼不是線程安全的：
class ThreadUnsafe
{
static int _x;
static void Increment() { _x++; }
static void Assign() { _x = 123; }
}
你需要這樣寫：
class ThreadSafe
{
static readonly object _locker = new object();
static int _x;
static void Increment() { lock (_locker) _x++; }
static void Assign() { lock (_locker) _x = 123; }
}
如果你看過一些BCL類庫裡面的實現，你可以能會發現，某些情況下會使用InterLocked類，而不是lock，我們會在後面介紹。
你在閱讀一些文檔的時候，有的文檔可能會說lock或者Monitor.Enter是reentrant(可重入的)，那麼我們如何理解reentrant呢？
想象下以下代碼：
lock (locker)
lock (locker)
lock (locker)
{
// Do something...
}
或者是：
Monitor.Enter(locker); Monitor.Enter(locker); Monitor.Enter(locker);
// Do something...
Monitor.Exit(locker); Monitor.Exit(locker); Monitor.Exit(locker);
這種情況下，只有在最後一個exit執行後，或者執行了相應次數的Exit後，locker才是可獲取的狀態。
Mutex像c#中的lock一樣，但是在不同的進程中仍然可以使用。換句話說，Mutex是一個計算機級別的鎖。因此獲取這樣一個鎖要比Monitor慢很多。
示例代碼：
using System;
using System.Threading.Tasks;
using System.Threading;
namespace MultiThreadTest
{
class OneAtATimePlease
{
static void Main()
{
// Naming a Mutex makes it available computer-wide. Use a name that's
// unique to your company and application (e.g., include your URL).
using (var mutex = new Mutex(false, "oreilly.com OneAtATimeDemo"))
{
// Wait a few seconds if contended, in case another instance
// of the program is still in the process of shutting down.
if (!mutex.WaitOne(TimeSpan.FromSeconds(3), false))
{
Console.WriteLine("Another app instance is running. Bye!");
return;
}
RunProgram();
}
}
static void RunProgram()
{
Console.WriteLine("Running. Press Enter to exit");
Console.ReadLine();
}
}
}
Monitor和Mutex都是排他鎖，Semaphore我們常用的另外一種非排他的鎖。
我們用它來實現這樣一個例子：一個酒吧，最多能容納3人，如果客滿則需要等待，有客人離開，等待的人隨時可以進來。
示例代碼：
using System;
using System.Threading;
class TheClub // No door lists!
{
static Semaphore _sem = new Semaphore(3, 3); // Capacity of 3
static void Main()
{
for (int i = 1; i <= 5; i++) new Thread(Enter).Start(i);
Console.ReadLine();
}
static void Enter(object id)
{
Console.WriteLine(id + " wants to enter");
_sem.WaitOne();
Console.WriteLine(id + " is in!"); // Only three threads
Thread.Sleep(1000 * (int)id); // can be here at
Console.WriteLine(id + " is leaving"); // a time.
_sem.Release();
}
}
使用Semaphore需要調用者來控制訪問資源，調用WaitOne來獲取資源，通過Release來釋放資源。開發者有責任確保資源能夠正確釋放。
Semaphore在限制同步訪問的時候非常有用，它不會像Monitor或者Mutex那樣當一個線程訪問某些資源時，其它所有線程都需要等，而是設置一個緩沖區，允許最多多少個線程同時進行訪問。
Semaphore也可以像Mutex一樣，跨進程進行同步。
本節主要總結了使用鎖進行同步，下一節將總結使用信號量進行同步。
