「鎖定」的使用場景通常是我們希望某個資源，同一個時間只有一個程序來存取它，在同一個應用程式中我們有 lock 陳述式、Monitor.Enter、Monitor.TryEnter 可以用來做鎖定，當有一個以上的應用程式，甚至是跨不同機器的應用程式要做鎖定時，會需要用到額外的資源，我們儘量利用我們手邊有的資源來做這件事。
做鎖定主要是下圖內紅色的程序，而其他的程序就看我們程式邏輯的上下文去做調整，不過大概也是差不多這樣的流程。
檔案
利用檔案系統來做跨應用程式鎖定是簡單又容易，檔案系統的可靠度高，不需要網路的時候我們用本機磁碟就可以做了，如果需要網路我們可以建共享目錄來做，彈性很大，資源取得也方便。
嘗試取得鎖
取得鎖的方式是指定一個檔案路徑，開啟並獨占成功之後，回傳一個自定義的 FileLocker 物件，失敗就回傳 null。
public static ILocker GetLocker(string key)
{
FileStream fs = null;
try
{
fs = new FileStream($@"\\fileserver\test\{key}.lock", FileMode.OpenOrCreate, FileAccess.ReadWrite, FileShare.None);
return new FileLocker(fs);
}
catch (Exception ex)
{
if (fs != null)
{
fs.Close();
fs.Dispose();
}
}
return null;
}
釋放鎖
FileLocker 實作一個也是自定義的 ILocker 介面，裡面有定義一個 Unlock() 方法，釋放鎖就呼叫該方法，將被開啟的檔案關閉、FileStream 資源釋放。
public class FileLocker : ILocker, IDisposable
{
private readonly FileStream fs;
private FileLocker(FileStream fs)
{
this.fs = fs;
}
public void Unlock()
{
if (this.fs != null)
{
this.fs.Close();
this.fs.Dispose();
}
}
public void Dispose()
{
this.fs?.Dispose();
}
}
資料庫
另外一個手邊常有的資源是資料庫，資料庫也可以拿來實作跨應用程式鎖定，相較於檔案系統做法稍微複雜一些，而且資料庫的資源是比較昂貴的，環境允不允許拿資料庫來做鎖定？事前需要多評估一下。
嘗試取得鎖
以 SQL Server 為例，我執行一段 SQL 語句，先新增一筆 Key，然後再把它刪掉，並且開始一個交易處理，為了避免 Query Optimizer 升級鎖定層級，加上 WITH (ROWLOCK) 提示將鎖定層級限定在資料列，而且用 SET LOCK_TIMEOUT 陳述式將等待鎖被釋放的 Timeout 時間設為 10 毫秒，這背後的意義趨近於沒有立即取得鎖就是取得失敗的意思，當成功取得鎖之後回傳一個自定義的 SqlServerLocker 物件。
public static ILocker GetLocker(string key)
{
var db = new SqlConnection("...");
SqlTransaction trans = null;
try
{
db.Open();
trans = db.BeginTransaction();
var sql = @"
SET LOCK_TIMEOUT 10;
INSERT INTO Locking WITH (ROWLOCK) ([Key]) VALUES(@Key);
DELETE FROM Locking WITH (ROWLOCK) WHERE [Key] = @Key;";
// need 'Dapper' library
db.Execute(sql, new { Key = key }, trans);
return new SqlServerLocker(db, trans);
}
catch (Exception ex)
{
if (trans != null)
{
trans.Rollback();
trans.Dispose();
}
db.Close();
db.Dispose();
}
return null;
}
釋放鎖
呼叫 Unlock() 釋放鎖時，就將交易 Commit、資料庫連線關閉，也同時釋放資源。
public class SqlServerLocker : ILocker, IDisposable
{
private readonly SqlConnection db;
private readonly SqlTransaction trans;
private SqlServerLocker(SqlConnection db, SqlTransaction trans)
{
this.db = db;
this.trans = trans;
}
public void Unlock()
{
if (this.trans != null)
{
this.trans.Commit();
this.trans.Dispose();
}
if (this.db != null)
{
this.db.Close();
this.db.Dispose();
}
}
public void Dispose()
{
this.trans?.Dispose();
this.db?.Dispose();
}
}
Cache
再來，各位朋友所處的工作環境如果有架設 Redis 的話，也可以拿來實作跨應用程式鎖定，但它又更複雜一些了，因為 KEY 有過期的問題，必須要額外處理。
嘗試取得鎖
我們在 SET KEY 的時候指定 When.NotExists 參數，這樣第一個寫入成功的程序會得到 true 的結果，在 KEY 過期之前其他程序 SET KEY 都會得到 false 的結果，利用這個特性就可以做到鎖定，而鎖定成功之後就回傳自定義的 RedisLocker 物件。
public static ILocker GetLocker(string key)
{
try
{
var db = RedisHelper.Instance.Connection.GetDatabase(1);
// need 'StackExchange.Redis' library
if (db.StringSet(key, Guid.NewGuid().ToString(), TimeSpan.FromMinutes(1), When.NotExists))
{
return new RedisLocker(key, db);
}
}
catch
{
// ignored
}
return null;
}
釋放鎖
如同剛剛說的，KEY 有過期的問題，萬一在 KEY 過期之後原本拿到鎖的程序工作還沒執行完，就有可能出現併發執行的情形，因此為了避免這個狀況，可以採取 KEY 快過期前延長過期時間的策略，所以 RedisLocker 裡面有一個自帶的 System.Timers.Timer 來負責這項工作，呼叫 Unlock() 釋放鎖的時候，就把 Timer 停掉、把 KEY 刪除。
public class RedisLocker : ILocker, IDisposable
{
private readonly string key;
private readonly IDatabase db;
private readonly Timer timer;
private RedisLocker(string key, IDatabase db)
{
this.key = key;
this.db = db;
this.timer = new Timer(5700);
this.timer.Elapsed += (sender, args) =>
{
this.db.KeyExpire(this.key, TimeSpan.FromMinutes(1));
};
this.timer.Start();
}
public void Unlock()
{
this.timer.Stop();
this.timer.Dispose();
this.db?.KeyDelete(this.key);
}
public void Dispose()
{
this.timer?.Dispose();
}
}
以上，三種做跨應用程式鎖定的方法分享給各位朋友，都是手邊比較容易取得的既有資源，如果沒有什麼疑慮，我個人是推薦優先使用檔案系統，不僅資源取得容易，實作起來也簡單，可靠度相對也高。
