面试题：C#中静态变量的作用域、生命周期及线程安全性分析

1. 静态变量的作用域

在C#中，静态变量的作用域是它所在的类型。也就是说，只要类型可以访问，静态变量就可以通过类型名来访问，而不需要创建类型的实例。例如：

public class MyClass
{
    public static int staticVariable;
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        MyClass.staticVariable = 10;
        Console.WriteLine(MyClass.staticVariable);
    }
}

在上述代码中，staticVariable 是 MyClass 的静态变量，通过 MyClass.staticVariable 进行访问，其作用域为 MyClass 类型。

2. 静态变量的生命周期

静态变量的生命周期从应用程序域加载包含该静态变量的类型时开始，直到应用程序域卸载时结束。这意味着在整个应用程序的运行期间，静态变量始终存在并保持其值，无论是否有该类型的实例被创建或销毁。

3. 线程环境下的安全性问题

在多线程环境中，静态变量可能存在安全隐患。由于静态变量只有一个实例，多个线程可能同时访问和修改它，这可能导致数据竞争和不一致的结果。例如：

public class Counter
{
    public static int count;
    public static void Increment()
    {
        count++;
    }
}

class Program
{
    static void Main()
    {
        var tasks = new List<Task>();
        for (int i = 0; i < 1000; i++)
        {
            tasks.Add(Task.Run(() => Counter.Increment()));
        }
        Task.WaitAll(tasks.ToArray());
        Console.WriteLine($"Final count: {Counter.count}");
    }
}

在上述代码中，多个线程同时调用 Increment 方法对静态变量 count 进行自增操作。由于 count++ 不是原子操作，在多线程环境下可能会出现数据竞争，导致最终的 count 值不准确。

4. 解决安全隐患的方法

使用 lock 关键字：lock 关键字可以确保在同一时间只有一个线程可以进入被锁定的代码块，从而避免数据竞争。例如：

public class Counter
{
    private static readonly object locker = new object();
    public static int count;
    public static void Increment()
    {
        lock (locker)
        {
            count++;
        }
    }
}

使用 Interlocked 类：Interlocked 类提供了一些原子操作方法，适用于简单的数值类型的变量。例如，对于上述的自增操作，可以使用 Interlocked.Increment 方法：

public class Counter
{
    public static int count;
    public static void Increment()
    {
        Interlocked.Increment(ref count);
    }
}

使用 ConcurrentDictionary 等线程安全集合：如果静态变量是集合类型，可以使用 ConcurrentDictionary、ConcurrentQueue 等线程安全集合，这些集合内部已经实现了线程安全机制，无需额外的同步操作。例如：

public class MyData
{
    public static ConcurrentDictionary<int, string> data = new ConcurrentDictionary<int, string>();
}

星途面试题库

面试题：C#中静态变量的作用域、生命周期及线程安全性分析

知识考点

面试题答案

1. 静态变量的作用域

2. 静态变量的生命周期

3. 线程环境下的安全性问题

4. 解决安全隐患的方法