Mutex.TryOpenExisting()是否线程安全？为何代码中_mutex会出现null值？

问题说明 #

在使用Mutex.TryOpenExisting()时，确认该方法的线程安全性，同时代码偶尔出现_mutex变量为null的错误，相关代码如下：

public class MutexNamedSystemDemo
{
    private const string _mutexName = @"Global\{C7F2DE44-8927-4B01-B8E1-D8F158A483A8}";
    private static Mutex _mutex;
    private static bool _intiallyOwned = false;
    private static int _count = 0;
    /*public MutexNamedSystemDemo()
     {
         _mutex = new Mutex(_intiallyOwned, _mutexName);
     }*/
 
     public void Main()
     {
         if (Mutex.TryOpenExisting(_mutexName, out _mutex) == false)
             _mutex = new Mutex(_intiallyOwned, _mutexName);
     }
}

核心解答 #

1. Mutex.TryOpenExisting的线程安全性 #

Mutex.TryOpenExisting()本身是线程安全的——它内部会正确处理系统级互斥体的并发访问，不会因多线程调用导致系统互斥体状态损坏。但这不代表你代码中对静态变量_mutex的访问是线程安全的。

2. _mutex为null的根本原因 #

问题出在静态变量_mutex的并发读写未加同步保护：

• 当多个线程同时进入Main()方法时，可能出现以下时序：
  1. 线程A调用Mutex.TryOpenExisting()返回false，准备执行_mutex = new Mutex(...)；
  2. 线程B同时调用Mutex.TryOpenExisting()，此时线程A还未完成互斥体实例化，因此也返回false，同样准备执行赋值；
  3. 极端情况下，线程调度可能导致赋值操作中断，或多线程赋值互相覆盖；更关键的是，无同步的静态变量读写无法保证内存可见性和原子性，部分线程可能读到未初始化的null。

3. 线程安全的修复方案 #

给静态变量_mutex的初始化逻辑加上同步锁，确保同一时间只有一个线程能完成初始化：

public class MutexNamedSystemDemo
{
    private const string _mutexName = @"Global\{C7F2DE44-8927-4B01-B8E1-D8F158A483A8}";
    private static Mutex _mutex;
    private static bool _intiallyOwned = false;
    private static int _count = 0;
    // 静态锁对象，用于同步初始化流程
    private static readonly object _initLock = new object();
 
    public void Main()
    {
        // 双重检查锁定模式，兼顾线程安全与性能
        if (_mutex == null)
        {
            lock (_initLock)
            {
                if (_mutex == null)
                {
                    if (!Mutex.TryOpenExisting(_mutexName, out _mutex))
                    {
                        _mutex = new Mutex(_intiallyOwned, _mutexName);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

• 双重检查锁定既避免了每次访问都加锁的性能损耗，又保证了初始化过程的线程安全；
• .NET 2.0及以后版本中，lock语句会自动保证内存可见性，无需额外给_mutex添加volatile修饰符。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Alireza Molaei