这些私有静态成员线程安全吗？

Question

我有以下带有私有静态成员的代码。

所有这些类都表示它们在 MSDN 库中对于“public static”成员来说是线程安全的。

我的问题是，当用作私有静态而不是 MSDN 库中所述的“公共静态”时，这些成员是否是线程安全的。

 public static class passwordManager
{
    private static System.Security.Cryptography.SHA256 shaM = new System.Security.Cryptography.SHA256Managed();
    private static System.Security.Cryptography.RandomNumberGenerator rand = new System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider();
    private static System.Text.Encoding enc = System.Text.Encoding.ASCII;

    public static string produceSalt(int size)
    {
        byte[] by = new byte[size];
        lock (rand)
        {
            rand.GetBytes(by);
        }
        return enc.GetString(by, 0, by.Length);
    }

    public static string encryptPassword(string password, string salt){

        return enc.GetString(shaM.ComputeHash(enc.GetBytes(password + salt)));
    }

    public static bool isCorrectPassword(string inputPassword, string DBsalt, string DBpassword)
    {
        return encryptPassword(inputPassword, DBsalt) == DBpassword;
    }

这可能完全取决于我使用的方法本身是否使用共享变量而不是所有方法实例变量...内心的平静会有所帮助，但如果没有必要，我宁愿不必锁定此处的所有内容。

我锁定随机数生成器的唯一原因是限制获得相同盐的可能性，但是在我的情况下，两个线程同时调用它的可能性非常低。

谢谢，

迈克，

这现在应该是线程安全的。我试图节省对象实例化开销，但我想这和锁等待之间需要权衡。在高负载系统上，锁等待可能会大大超过实例化开销和内存使用量。

    public static class passwordManager
{
    private static System.Security.Cryptography.RandomNumberGenerator rand = new System.Security.Cryptography.RNGCryptoServiceProvider();

    public static byte[] produceSalt(int size)
    {
        byte[] by = new byte[size];
        lock (rand)
        {
            rand.GetBytes(by);
        }

        return by;
    }

    public static byte[] encryptPassword(string password, byte[] salt){

        System.Security.Cryptography.SHA256 shaM = new System.Security.Cryptography.SHA256Managed();
        System.Text.Encoding enc = new System.Text.UTF8Encoding();

        return shaM.ComputeHash(concatArrays(enc.GetBytes(password), salt));
    }

    public static bool isCorrectPassword(string inputPassword, byte[] DBsalt, byte[] DBpassword)
    {
        return compare(encryptPassword(inputPassword, DBsalt), DBpassword);
    }
}

Answer 1

您的代码不是线程安全的。

考虑 System.Text.Encoding 变量 enc。您正在调用GetString，它是一个实例成员。文档说只有公共静态成员是线程安全的，因此推断 GetString 不是线程安全的，因为它不是公共静态成员。¹

此代码可能会因以下原因而失败原因如下：

• 您没有尝试同步对 Encoding.GetString 的访问。
• Encoding.GetString 是从 passwordManager 类中的公共静态方法调用的。
• 公共静态方法很有可能被多个线程同时执行。

公共静态方法几乎总是被设计为线程安全的原因是因为调用者总是同步对其的访问会很尴尬。您不能像对实例成员那样限制对静态成员的多线程访问。例如，考虑 ASP.NET 应用程序。网页请求经常在单独的线程上同时处理。您想在每次调用静态方法时都使用锁吗？当然不是。这对开发人员来说是一个荒谬的负担。

更新：

您的新代码现在是线程安全的。您必须进行一些基准测试，看看哪种方式更快：使用锁或在每次调用时实例化新实例，就像现在一样。如果锁定速度更快，我不会感到惊讶。

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¹对于 shaM.ComputeHash 和 enc.GetBytes 来说也是如此。

Answer 2

线程安全不取决于某些东西是私有的还是公共的。

顺便说一句，线程安全文档说的是该类型的任何公共静态成员，而不是当该类型作为公共静态嵌入时。

简而言之，如果你是多线程的，你必须像假的那样锁定你的字段。

Answer 3

您最好创建方法级变量，而不是尝试同步访问共享私有字段。这样，您仍然可以实现并发，因为每个线程都有自己的调用堆栈，因此每个对象都有单独的实例，从而允许多个线程同时执行该方法。如果您锁定共享对象，则一次只有一个线程可以执行该方法。另一种选择可能是在每个字段上使用 [ThreadStatic] 属性，这样它们就不会在线程之间共享。