深入理解C# Lazy的线程安全模式（小白也能掌握的.NET延迟初始化技巧）

什么是 Lazy<T>？

简单来说，Lazy<T> 封装了一个值，该值在首次访问其 Value 属性时才会被创建。这种“按需创建”的机制非常适合用于初始化成本较高的对象。

var lazyValue = new Lazy<string>(() => {    Console.WriteLine("正在初始化...");    return "Hello, Lazy!";});Console.WriteLine(lazyValue.IsValueCreated); // FalseConsole.WriteLine(lazyValue.Value);           // 输出：正在初始化... \n Hello, Lazy!Console.WriteLine(lazyValue.IsValueCreated); // True

Lazy<T> 的线程安全模式

在多线程环境中，多个线程可能同时尝试访问 Lazy<T>.Value。为了避免竞态条件（Race Condition），C# 提供了三种线程安全模式，通过 LazyThreadSafetyMode 枚举来控制：

1. None：完全不保证线程安全。适用于单线程场景，性能最高。
2. PublicationOnly：允许多个线程同时初始化，但最终只保留第一个成功初始化的值。其他线程会丢弃自己创建的对象。
3. ExecutionAndPublication（默认）：使用锁机制确保只有一个线程执行初始化逻辑，完全线程安全。

1. None 模式（非线程安全）

适用于确定只在单线程中使用的场景。

var lazy = new Lazy<ExpensiveObject>(    () => new ExpensiveObject(),    LazyThreadSafetyMode.None);

2. PublicationOnly 模式（部分线程安全）

允许多个线程并发初始化，但最终所有线程看到的是同一个实例（第一个完成初始化的）。

var lazy = new Lazy<ExpensiveObject>(    () => new ExpensiveObject(),    LazyThreadSafetyMode.PublicationOnly);

注意：此模式下可能会创建多个 ExpensiveObject 实例，但只有第一个会被保留，其余会被垃圾回收。

3. ExecutionAndPublication 模式（完全线程安全，默认）

这是 Lazy<T> 的默认行为。它使用内部锁确保初始化代码只执行一次，是大多数多线程场景的首选。

// 默认就是 ExecutionAndPublicationvar lazy = new Lazy<ExpensiveObject>(() => new ExpensiveObject());// 显式指定var lazy2 = new Lazy<ExpensiveObject>(    () => new ExpensiveObject(),    LazyThreadSafetyMode.ExecutionAndPublication);

如何选择合适的线程安全模式？

选择哪种模式取决于你的应用场景：

• 如果你的应用是单线程的（如控制台工具、简单脚本），使用 None 可获得最佳性能。
• 如果你的对象初始化是幂等的（即多次创建结果一致），且你希望避免锁开销，可考虑 PublicationOnly。
• 在绝大多数多线程应用中（如Web API、桌面应用），推荐使用默认的 ExecutionAndPublication 模式，以确保C# Lazy<T>线程安全。

实战示例：多线程环境下的 Lazy<T>

下面是一个模拟多线程访问 Lazy<T> 的例子：

using System;using System.Threading;using System.Threading.Tasks;class Program{    static void Main()    {        var lazy = new Lazy<string>(() =>        {            Thread.Sleep(1000); // 模拟耗时操作            return $"初始化于线程 {Thread.CurrentThread.ManagedThreadId}";        });        // 启动5个任务并发访问        var tasks = new Task[5];        for (int i = 0; i < 5; i++)        {            tasks[i] = Task.Run(() =>            {                Console.WriteLine(lazy.Value);            });        }        Task.WaitAll(tasks);        // 所有输出将显示相同的线程ID（因为使用默认 ExecutionAndPublication 模式）    }}

运行结果将显示所有线程输出相同的初始化信息，证明只有一个线程执行了初始化逻辑。

总结

掌握 Lazy<T> 的线程安全模式 是编写高效、健壮的 .NET多线程编程 应用的关键技能之一。通过合理选择 LazyThreadSafetyMode，你可以在保证线程安全的同时优化性能。

记住：

• 默认模式（ExecutionAndPublication）最安全，适合大多数场景。
• PublicationOnly 适合无副作用的初始化逻辑。
• None 仅用于单线程环境。

希望这篇教程能帮助你轻松理解 C#延迟初始化 的核心机制，并在实际项目中灵活运用！