c# SpinLock 和 lock 的区别和适用场景

SpinLock 适用于临界区极短（

SpinLock 和 lock 的底层行为完全不同

lock 是语法糖，本质调用 Monitor.Enter 和 Monitor.Exit，线程拿不到锁就立刻进入等待态，让出 CPU，触发上下文切换；而 SpinLock 是纯用户态结构，拿不到锁时线程不放弃 CPU，持续用 Interlocked.CompareExchange 检查状态——也就是“空转”，直到成功获取锁。

• 这意味着 lock 在争用高、临界区长时更省 CPU，但每次切换代价约 1–10 微秒
• SpinLock 避免了切换开销，但若临界区超过几微秒（比如含 Thread.Sleep(1) 或 I/O），自旋反而更慢、还拖高 CPU 使用率
• SpinLock 是值类型（struct），不能跨线程共享实例；lock 锁的是引用对象（如 private static readonly object _lock = new object()）

什么时候该选 SpinLock？看三个硬指标

不是“并发高就上 SpinLock”，而是必须同时满足：

• 临界区逻辑极短：纯内存操作，无阻塞、无调度点，执行时间稳定在
• 锁争用低或中等：高争用下多个线程同时自旋，CPU 白白拉满，却谁也进不去
• 临界区不含任何可能触发 GC 或异常传播的代码：因为 SpinLock.Enter 不是异常安全的——若临界区抛异常且没正确 Exit，会导致死锁（同一线程后续再 Enter 就卡住）

反例：lock 更适合大多数场景，比如数据库连接池管理、缓存写入、日志缓冲区追加——哪怕只多一行 if (obj == null) return;，都建议别碰 SpinLock。

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常见误用和崩溃现场

下面这些写法看似合理，实际会立即出问题：

• 把 SpinLock 实例定义成 static 并在多线程间复用：可以，但必须确保每个线程都用 ref bool lockTaken 正确配对 Enter/Exit
• 在 async 方法里用 SpinLock：绝对禁止。await 后续回调可能在不同线程执行，Exit 调用会抛 InvalidOperationException（“只能由持有锁的线程释放”）
• 忘记检查 lockTaken 就直接调用 Exit：一旦 Enter 失败（比如超时未设、或被中断），Exit 会崩
• 重复 Enter 同一个 SpinLock 实例（不可重入）：同一线程第二次调用 Enter 就死锁，IsHeld 属性也无法救场

private static SpinLock _spinLock = new SpinLock();
private static int _counter = 0;

public void Increment()
{
    bool lockTaken = false;
    try
    {
        _spinLock.Enter(ref lockTaken); // 必须传 ref！
        _counter++;
    }
    finally
    {
        if (lockTaken) _spinLock.Exit(); // 必须判空！
    }
}

性能对比不能只看吞吐，要看 CPU 效率

在 100 线程、每轮临界区仅 50 纳秒的纯计数场景下，SpinLock 可能比 lock 快 3–5 倍；但只要临界区加入一次 Interlocked.Increment 以外的操作（比如查字典、拼字符串），优势就消失；若临界区平均耗时 > 2 微秒，SpinLock 的 CPU 占用率常飙到 300%+，而吞吐反而更低。

• 调试时注意：Windows 性能监视器里看 % Processor Time + Context Switches/sec，二者此消彼长
• 上线前务必压测：用 dotnet-trace 录制真实负载，观察 SpinLock 自旋循环是否成为热点（方法名含 TryEnter 或 SpinOnce）
• 没有银弹：.NET 6+ 中，多数短临界区场景优先考虑 Interlocked（如 Interlocked.Add），它比 SpinLock 更轻、更安全、还能跨平台保证语义