Как обеспечить потокобезопасность внутри класса и какие механизмы синхронизации использовать?

Что проверяют

Понимаете ли вы, что потокобезопасность начинается с дизайна класса, а lock лишь один из инструментов. Интервьюер хочет услышать, какой механизм вы возьмёте под какую задачу. Следом часто спрашивают, что делать, если внутри критической секции нужен await.

Как отвечать

Начните с того, как обойтись без синхронизации: неизменяемые объекты (record, init-свойства), отсутствие общего состояния, передача данных через Channel<T>. Если общее изменяемое состояние всё же есть:

• Interlocked: атомарные Increment, Exchange, CompareExchange для одного поля без блокировки. Для счётчика это правильный ответ вместо lock;
• lock: взаимное исключение внутри процесса по приватному readonly объекту. Разворачивается в Monitor.Enter и Monitor.Exit в try/finally. В .NET 9 появился отдельный тип System.Threading.Lock для этой роли;
• Monitor.TryEnter с таймаутом: когда нельзя зависнуть навсегда;
• ReaderWriterLockSlim: много читателей, редкая запись. На коротких операциях часто проигрывает обычному lock, проверяйте замером;
• SemaphoreSlim: ограничение параллелизма и асинхронный WaitAsync(), поэтому именно он заменяет lock в async-коде;
• Mutex (именованный): синхронизация между процессами, заметно дороже, потому что идёт через ядро ОС;
• конкурентные коллекции: ConcurrentDictionary, ConcurrentQueue. Атомарна каждая операция, но не их последовательность.

Против deadlock: захватывайте блокировки всегда в одном порядке и не вызывайте внутри критической секции чужой код, события и колбэки.

Где спотыкаются

Пишут await внутри lock. Компилятор это запрещает, а обход через Monitor ломается: продолжение может выполниться в другом потоке, и Monitor.Exit бросит исключение.

Блокируют this, typeof(MyClass) или строку. Такой объект доступен снаружи, и чужой код может захватить ту же блокировку.

Считают, что ConcurrentDictionary решает всё. ContainsKey и следующий за ним Add это две операции, между ними вклинится другой поток. Нужны GetOrAdd или AddOrUpdate, причём фабрика в них может выполниться несколько раз.