SerialPort.DataReceived事件多线程调用时是否需使用lock？

问题描述 #

在如下代码中，SerialPort_obj_DataReceived作为串口数据接收的事件处理方法，执行dataReceived.AddRange(buff)时是否需要加lock保护？

public partial class Ctwing : Form
{
    object myLock = new object();
    SerialPort serialPort_obj;
    List<byte> dataReceived;

    public Ctwing()
    {
        InitializeComponent();
        dataReceived = new List<byte>();
        serialPort_obj = new SerialPort();
        serialPort_obj.DataReceived += SerialPort_obj_DataReceived;
    }

    private void SerialPort_obj_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
    {
        SerialPort sp = (SerialPort)sender;
        byte[] buff = new byte[sp.BytesToRead];
        sp.Read(buff, 0, sp.BytesToRead);

        dataReceived.AddRange(buff);

        /*  should I to use a lock or not ?
        lock(myLock){
         dataReceived.AddRange(buff);
        }
        */
    }
}

回答 #

必须加lock保护，原因如下：

1. 串口的DataReceived事件由.NET IO线程池中的线程触发，并非单线程执行。当串口数据大量涌入时，可能会有多个线程同时进入事件处理方法，对dataReceived进行修改。
2. List<T>是非线程安全的集合，AddRange操作内部涉及多个非原子步骤：比如检查内部数组容量、复制数据、更新元素计数等。多线程同时操作会破坏集合的内部状态，导致数据错乱、索引越界异常，甚至程序崩溃。

正确的写法应该将AddRange操作放入lock块中，确保同一时间只有一个线程能修改dataReceived：

private void SerialPort_obj_DataReceived(object sender, SerialDataReceivedEventArgs e)
{
    SerialPort sp = (SerialPort)sender;
    byte[] buff = new byte[sp.BytesToRead];
    sp.Read(buff, 0, sp.BytesToRead);

    lock(myLock)
    {
        dataReceived.AddRange(buff);
    }
}

另外需要注意：如果其他线程（比如UI线程）需要读取dataReceived的内容，读取操作也必须使用同一个myLock进行保护，避免出现读写竞争的线程安全问题。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Free HK