iOS探索 细数iOS中的那些锁
2020/5/24 23:26:32
本文主要是介绍iOS探索 细数iOS中的那些锁，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
欢迎阅读iOS探索系列（按序阅读食用效果更加）
- iOS探索 alloc流程
- iOS探索 内存对齐&malloc源码
- iOS探索 isa初始化&指向分析
- iOS探索 类的结构分析
- iOS探索 cache_t分析
- iOS探索 方法的本质和方法查找流程
- iOS探索 动态方法解析和消息转发机制
- iOS探索 浅尝辄止dyld加载流程
- iOS探索 类的加载过程
- iOS探索 分类、类拓展的加载过程
- iOS探索 isa面试题分析
- iOS探索 runtime面试题分析
- iOS探索 KVC原理及自定义
- iOS探索 KVO原理及自定义
- iOS探索 多线程原理
- iOS探索 多线程之GCD应用
- iOS探索 多线程之GCD底层分析
- iOS探索 多线程之NSOperation
- iOS探索 多线程面试题分析
- iOS探索 细数iOS中的那些锁
写在前面
多线程在日常开发中能起到性能优化的作用，但是一旦没用好就会造成线程不安全，本文就来讲讲如何保证线程安全
一、锁
1.线程安全
当一个线程访问数据的时候，其他的线程不能对其进行访问，直到该线程访问完毕。简单来讲就是在同一时刻，对同一个数据操作的线程只有一个。而线程不安全，则是在同一时刻可以有多个线程对该数据进行访问，从而得不到预期的结果
即线程内操作了一个线程外的非线程安全变量，这个时候一定要考虑线程安全和同步
2.检测安全
3.锁的作用
锁作为一种非强制的机制，被用来保证线程安全。每一个线程在访问数据或者资源前，要先获取（Acquire）锁，并在访问结束之后释放（Release）锁。如果锁已经被占用，其它试图获取锁的线程会等待，直到锁重新可用
注：不要将过多的其他操作代码放到锁里面，否则一个线程执行的时候另一个线程就一直在等待，就无法发挥多线程的作用了
4.锁的分类
在iOS中锁的基本种类只有两种：互斥锁、自旋锁，其他的比如条件锁、递归锁、信号量都是上层的封装和实现
而在JAVA中锁占有更大份额，有兴趣可以去研究一下
5. 互斥锁
互斥锁(Mutual exclusion，缩写Mutex)防止两条线程同时对同一公共资源(比如全局变量)进行读写的机制。当获取锁操作失败时，线程会进入睡眠，等待锁释放时被唤醒
互斥锁又分为：
递归锁：可重入锁，同一个线程在锁释放前可再次获取锁，即可以递归调用非递归锁：不可重入，必须等锁释放后才能再次获取锁
6. 自旋锁
自旋锁：线程反复检查锁变量是否可⽤。由于线程在这⼀过程中保持执⾏，
因此是⼀种忙等待。⼀旦获取了⾃旋锁，线程会⼀直保持该锁，直⾄显式释
放⾃旋锁
⾃旋锁避免了进程上下⽂的调度开销，因此对于线程只会阻塞很短时间的场合是有效的
7.互斥锁和自旋锁的区别
互斥锁在线程获取锁但没有获取到时，线程会进入休眠状态，等锁被释放时线程会被唤醒自旋锁的线程则会一直处于等待状态（忙等待）不会进入休眠——因此效率高
接下来就一一来介绍iOS中用到的各种锁
二、自旋锁
1.OSSpinLock
自从OSSpinLock出现了安全问题之后就废弃了。自旋锁之所以不安全，是因为自旋锁由于获取锁时，线程会一直处于忙等待状态，造成了任务的优先级反转
而OSSpinLock忙等的机制就可能造成高优先级一直running等待，占用CPU时间片；而低优先级任务无法抢占时间片，变成迟迟完不成，不释放锁的情况
2.atomic
2.1 atomic原理
在iOS探索 KVC原理及自定义中有提到自动生成的setter方法会根据修饰符不同调用不同方法，最后统一调用reallySetProperty方法，其中就有一段关于atomic修饰词的代码
static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{
if (offset == 0) {
object_setClass(self, newValue);
return;
}
id oldValue;
id *slot = (id*) ((char*)self + offset);
if (copy) {
newValue = [newValue copyWithZone:nil];
} else if (mutableCopy) {
newValue = [newValue mutableCopyWithZone:nil];
} else {
if (*slot == newValue) return;
newValue = objc_retain(newValue);
}
if (!atomic) {
oldValue = *slot;
*slot = newValue;
} else {
spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
slotlock.lock();
oldValue = *slot;
*slot = newValue;
slotlock.unlock();
}
objc_release(oldValue);
}
复制代码比对一下atomic的逻辑分支：
- 原子性修饰的属性进行了
spinlock加锁处理 - 非原子性的属性除了没加锁，其他逻辑与
atomic一般无二
等等，前面不是刚说OSSpinLock因为安全问题被废弃了吗，但是苹果源码怎么还在使用呢？其实点进去就会发现用os_unfair_lock替代了OSSpinLock（iOS10之后替换）
using spinlock_t = mutex_tt<LOCKDEBUG>;
class mutex_tt : nocopy_t {
os_unfair_lock mLock;
...
}
复制代码同时为了哈希不冲突，还使用
加盐操作进行加锁
getter方法亦是如此：atomic修饰的属性进行加锁处理
id objc_getProperty(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, BOOL atomic) {
if (offset == 0) {
return object_getClass(self);
}
// Retain release world
id *slot = (id*) ((char*)self + offset);
if (!atomic) return *slot;
// Atomic retain release world
spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
slotlock.lock();
id value = objc_retain(*slot);
slotlock.unlock();
// for performance, we (safely) issue the autorelease OUTSIDE of the spinlock.
return objc_autoreleaseReturnValue(value);
}
复制代码2.2 atomic修饰的属性绝对安全吗？
atomic只能保证setter、getter方法的线程安全，并不能保证数据安全
atomic修饰的index变量分别在两次并发异步for循环10000次后输出的结果并不等于20000。由此可以得出结论：
atomic保证变量在取值和赋值时的线程安全- 但不能保证
self.index+1也是安全的 - 如果改成
self.index=i是能保证setter方法的线程安全的
3. 读写锁
读写锁实际是一种特殊的自旋锁，它把对共享资源的访问者划分成读者和写者，读者只对共享资源进行读访问，写者则需要对共享资源进行写操作。这种锁相对于自旋锁而言，能提高并发性，因为在多处理器系统中，它允许同时有多个读者来访问共享资源，最大可能的读者数为实际的CPU数
- 写者是排他性的，⼀个读写锁同时只能有⼀个写者或多个读者（与CPU数相关），但不能同时既有读者⼜有写者。在读写锁保持期间也是抢占失效的
- 如果读写锁当前没有读者，也没有写者，那么写者可以⽴刻获得读写锁，否则它必须⾃旋在那⾥，直到没有任何写者或读者。如果读写锁没有写者，那么读者可以⽴即获得该读写锁，否则读者必须⾃旋在那⾥，直到写者释放该读写锁
// 导入头文件 #import <pthread.h> // 全局声明读写锁 pthread_rwlock_t lock; // 初始化读写锁 pthread_rwlock_init(&lock, NULL); // 读操作-加锁 pthread_rwlock_rdlock(&lock); // 读操作-尝试加锁 pthread_rwlock_tryrdlock(&lock); // 写操作-加锁 pthread_rwlock_wrlock(&lock); // 写操作-尝试加锁 pthread_rwlock_trywrlock(&lock); // 解锁 pthread_rwlock_unlock(&lock); // 释放锁 pthread_rwlock_destroy(&lock); 复制代码
平时很少会直接使用读写锁pthread_rwlock_t，更多的是采用其他方式，例如使用栅栏函数完成读写锁的需求
三、互斥锁
1.pthread_mutex
pthread_mutex就是互斥锁本身——当锁被占用，而其他线程申请锁时，不是使用忙等，而是阻塞线程并睡眠
使用如下：
// 导入头文件 #import <pthread.h> // 全局声明互斥锁 pthread_mutex_t _lock; // 初始化互斥锁 pthread_mutex_init(&_lock, NULL); // 加锁 pthread_mutex_lock(&_lock); // 这里做需要线程安全操作 // ... // 解锁 pthread_mutex_unlock(&_lock); // 释放锁 pthread_mutex_destroy(&_lock); 复制代码
YYKit的YYMemoryCach有使用到pthread_mutex
2.@synchronized
@synchronized可能是日常开发中用的比较多的一种互斥锁，因为它的使用比较简单，但并不是在任意场景下都能使用@synchronized，且它的性能较低
@synchronized (obj) {}
复制代码接下来就通过源码探索来看一下@synchronized在使用中的注意事项
- 通过汇编能发现
@synchronized就是实现了objc_sync_enter和objc_sync_exit两个方法 - 通过符号断点能知道这两个方法都是在
objc源码中的 - 通过clang也能得到一些信息：
int main(int argc, char * argv[]) {
NSString * appDelegateClassName;
/* @autoreleasepool */ { __AtAutoreleasePool __autoreleasepool;
appDelegateClassName = NSStringFromClass(((Class (*)(id, SEL))(void *)objc_msgSend)((id)objc_getClass("AppDelegate"), sel_registerName("class")));
{
id _rethrow = 0;
id _sync_obj = (id)appDelegateClassName;
objc_sync_enter(_sync_obj);
try {
struct _SYNC_EXIT {
_SYNC_EXIT(id arg) : sync_exit(arg) {}
~_SYNC_EXIT() {
objc_sync_exit(sync_exit);
}
id sync_exit;
}
_sync_exit(_sync_obj);
}
catch (id e) {_rethrow = e;}
{
struct _FIN { _FIN(id reth) : rethrow(reth) {}
~_FIN() { if (rethrow) objc_exception_throw(rethrow); }
id rethrow;
}_fin_force_rethow(_rethrow);
}
}
}
return UIApplicationMain(argc, argv, __null, appDelegateClassName);
}
复制代码2.1 源码分析
在objc源码中找到objc_sync_enter和objc_sync_exit
// Begin synchronizing on 'obj'.
// Allocates recursive mutex associated with 'obj' if needed.
// Returns OBJC_SYNC_SUCCESS once lock is acquired.
int objc_sync_enter(id obj)
{
int result = OBJC_SYNC_SUCCESS;
if (obj) {
SyncData* data = id2data(obj, ACQUIRE);
assert(data);
data->mutex.lock();
} else {
// @synchronized(nil) does nothing
if (DebugNilSync) {
_objc_inform("NIL SYNC DEBUG: @synchronized(nil); set a breakpoint on objc_sync_nil to debug");
}
objc_sync_nil();
}
return result;
}
// End synchronizing on 'obj'.
// Returns OBJC_SYNC_SUCCESS or OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR
int objc_sync_exit(id obj)
{
int result = OBJC_SYNC_SUCCESS;
if (obj) {
SyncData* data = id2data(obj, RELEASE);
if (!data) {
result = OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR;
} else {
bool okay = data->mutex.tryUnlock();
if (!okay) {
result = OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR;
}
}
} else {
// @synchronized(nil) does nothing
}
return result;
}
复制代码- 首先从它的注释中
recursive mutex可以得出@synchronized是递归锁 - 如果锁的对象
obj不存在时分别会走objc_sync_nil()和不做任何操作（源码分析可以先解决简单的逻辑分支）
BREAKPOINT_FUNCTION(
void objc_sync_nil(void)
);
复制代码这也是@synchronized作为递归锁但能防止死锁的原因所在：在不断递归的过程中如果对象不存在了就会停止递归从而防止死锁
- 正常情况下（obj存在）会通过
id2data方法生成一个SyncData对象
nextData指的是链表中下一个SyncDataobject指的是当前加锁的对象threadCount表示使用该对象进行加锁的线程数mutex即对象所关联的锁
typedef struct alignas(CacheLineSize) SyncData {
struct SyncData* nextData;
DisguisedPtr<objc_object> object;
int32_t threadCount; // number of THREADS using this block
recursive_mutex_t mutex;
} SyncData;
复制代码2.2 准备SyncData
static SyncData* id2data(id object, enum usage why)
{
spinlock_t *lockp = &LOCK_FOR_OBJ(object);
SyncData **listp = &LIST_FOR_OBJ(object);
SyncData* result = NULL;
...
}
复制代码id2data先将返回对象SyncData类型的result准备好，后续进行数据填充
#define LOCK_FOR_OBJ(obj) sDataLists[obj].lock
#define LIST_FOR_OBJ(obj) sDataLists[obj].data
static StripedMap<SyncList> sDataLists;
struct SyncList {
SyncData *data;
spinlock_t lock;
constexpr SyncList() : data(nil), lock(fork_unsafe_lock) { }
};
复制代码其中通过两个宏定义去取得SyncList中的data和lock——static StripedMap<SyncList> sDataLists 可以理解成 NSArray<id> list
既然@synchronized能在任意地方（VC、View、Model等）使用，那么底层必然维护着一张全局的表（类似于weak表）。而从SyncList和SyncData的结构可以证实系统确实在底层维护着一张哈希表，里面存储着SyncList结构的数据。SyncList和SyncData的关系如下图所示：
2.3 使用快速缓存
static SyncData* id2data(id object, enum usage why)
{
...
#if SUPPORT_DIRECT_THREAD_KEYS
// Check per-thread single-entry fast cache for matching object
// 检查每线程单项快速缓存中是否有匹配的对象
bool fastCacheOccupied = NO;
SyncData *data = (SyncData *)tls_get_direct(SYNC_DATA_DIRECT_KEY);
if (data) {
fastCacheOccupied = YES;
if (data->object == object) {
// Found a match in fast cache.
uintptr_t lockCount;
result = data;
lockCount = (uintptr_t)tls_get_direct(SYNC_COUNT_DIRECT_KEY);
if (result->threadCount <= 0 || lockCount <= 0) {
_objc_fatal("id2data fastcache is buggy");
}
switch(why) {
case ACQUIRE: {
lockCount++;
tls_set_direct(SYNC_COUNT_DIRECT_KEY, (void*)lockCount);
break;
}
case RELEASE:
lockCount--;
tls_set_direct(SYNC_COUNT_DIRECT_KEY, (void*)lockCount);
if (lockCount == 0) {
// remove from fast cache
tls_set_direct(SYNC_DATA_DIRECT_KEY, NULL);
// atomic because may collide with concurrent ACQUIRE
OSAtomicDecrement32Barrier(&result->threadCount);
}
break;
case CHECK:
// do nothing
break;
}
return result;
}
}
#endif
...
}
复制代码这里有个重要的知识点——TLS：TLS全称为Thread Local Storage，在iOS中每个线程都拥有自己的TLS，负责保存本线程的一些变量， 且TLS无需锁保护
快速缓存的含义为：定义两个变量SYNC_DATA_DIRECT_KEY/SYNC_COUNT_DIRECT_KEY，与tsl_get_direct/tls_set_direct配合可以从线程局部缓存中快速取得SyncCacheItem.data和SyncCacheItem.lockCount
如果在缓存中找到当前对象，就拿出当前被锁的次数lockCount，再根据传入参数类型(获取、释放、查看)对lockCount分别进行操作
- 获取资源
ACQUIRE：lockCount++并根据key值存入被锁次数 - 释放资源
RELEASE：lockCount++并根据key值存入被锁次数。如果次数变为0，此时锁也不复存在，需要从快速缓存移除并清空线程数threadCount - 查看资源
check：不操作
lockCount表示被锁的次数，意味着能多次进入，从侧面表现出了递归性
2.4 获取该线程下的SyncCache
这个逻辑分支是找不到确切的线程标记只能进行所有的缓存遍历
static SyncData* id2data(id object, enum usage why)
{
...
SyncCache *cache = fetch_cache(NO);
if (cache) {
unsigned int i;
for (i = 0; i < cache->used; i++) {
SyncCacheItem *item = &cache->list[i];
if (item->data->object != object) continue;
// Found a match.
result = item->data;
if (result->threadCount <= 0 || item->lockCount <= 0) {
_objc_fatal("id2data cache is buggy");
}
switch(why) {
case ACQUIRE:
item->lockCount++;
break;
case RELEASE:
item->lockCount--;
if (item->lockCount == 0) {
// remove from per-thread cache
cache->list[i] = cache->list[--cache->used];
// atomic because may collide with concurrent ACQUIRE
OSAtomicDecrement32Barrier(&result->threadCount);
}
break;
case CHECK:
// do nothing
break;
}
return result;
}
}
...
}
复制代码这里介绍一下SyncCache和SyncCacheItem
typedef struct {
SyncData *data; //该缓存条目对应的SyncData
unsigned int lockCount; //该对象在该线程中被加锁的次数
} SyncCacheItem;
typedef struct SyncCache {
unsigned int allocated; //该缓存此时对应的缓存大小
unsigned int used; //该缓存此时对应的已使用缓存大小
SyncCacheItem list[0]; //SyncCacheItem数组
} SyncCache;
复制代码SyncCacheItem用来记录某个SyncData在某个线程中被加锁的记录，一个SyncData可以被多个SyncCacheItem持有SyncCache用来记录某个线程中所有SyncCacheItem，并且记录了缓存大小以及已使用缓存大小
2.5 全局哈希表查找
快速、慢速流程都没找到缓存就会来到这步——在系统保存的哈希表进行链式查找
static SyncData* id2data(id object, enum usage why)
{
...
lockp->lock();
{
SyncData* p;
SyncData* firstUnused = NULL;
for (p = *listp; p != NULL; p = p->nextData) {
if ( p->object == object ) {
result = p;
// atomic because may collide with concurrent RELEASE
OSAtomicIncrement32Barrier(&result->threadCount);
goto done;
}
if ( (firstUnused == NULL) && (p->threadCount == 0) )
firstUnused = p;
}
// no SyncData currently associated with object
if ( (why == RELEASE) || (why == CHECK) )
goto done;
// an unused one was found, use it
if ( firstUnused != NULL ) {
result = firstUnused;
result->object = (objc_object *)object;
result->threadCount = 1;
goto done;
}
}
...
}
复制代码lockp->lock()并不是在底层对锁进行了封装，而是在查找过程前后进行了加锁操作for循环遍历链表，如果有符合的就goto done- 寻找链表中未使用的
SyncData并作标记
- 寻找链表中未使用的
- 如果是
RELEASE或CHECK直接goto done - 如果第二步中有发现第一次使用的的对象就将
threadCount标记为1且goto done
2.6 生成新数据并写入缓存
static SyncData* id2data(id object, enum usage why)
{
...
posix_memalign((void **)&result, alignof(SyncData), sizeof(SyncData));
result->object = (objc_object *)object;
result->threadCount = 1;
new (&result->mutex) recursive_mutex_t(fork_unsafe_lock);
result->nextData = *listp;
*listp = result;
done:
lockp->unlock();
if (result) {
// Only new ACQUIRE should get here.
// All RELEASE and CHECK and recursive ACQUIRE are
// handled by the per-thread caches above.
if (why == RELEASE) {
// Probably some thread is incorrectly exiting
// while the object is held by another thread.
return nil;
}
if (why != ACQUIRE) _objc_fatal("id2data is buggy");
if (result->object != object) _objc_fatal("id2data is buggy");
#if SUPPORT_DIRECT_THREAD_KEYS
if (!fastCacheOccupied) {
// Save in fast thread cache
tls_set_direct(SYNC_DATA_DIRECT_KEY, result);
tls_set_direct(SYNC_COUNT_DIRECT_KEY, (void*)1);
} else
#endif
{
// Save in thread cache
if (!cache) cache = fetch_cache(YES);
cache->list[cache->used].data = result;
cache->list[cache->used].lockCount = 1;
cache->used++;
}
}
...
}
复制代码- 第三步情况均不满足（即链表不存在——对象对于全部线程来说是第一次加锁）就会创建
SyncData并存在result里，方便下次进行存储 - done分析：
- 先将前面的lock锁解开
- 如果是
RELEASE类型直接返回nil - 对
ACQUIRE类型和对象的断言判断 !fastCacheOccupied分支表示支持快速缓存，将该SyncCacheItem数据写入快速缓存中- 否则将该
SyncCacheItem存入该线程对应的SyncCache中
2.7 疑难解答
- 不能使用
非OC对象作为加锁条件——id2data中接收参数为id类型 - 多次锁同一个对象会有什么后果吗——会从高速缓存中拿到data，所以只会锁一次对象
- 都说@synchronized性能低——是因为在底层
增删改查消耗了大量性能 - 加锁对象不能为nil，否则加锁无效，不能保证线程安全
- (void)test {
_testArray = [NSMutableArray array];
for (int i = 0; i < 200000; i++) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
@synchronized (self.testArray) {
self.testArray = [NSMutableArray array];
}
});
}
}
复制代码上面代码一运行就会崩溃，原因是因为在某一瞬间testArray释放了为nil，但哈希表中存的对象也变成了nil，导致synchronized无效化
解决方案：
- 对
self进行同步锁，这个似乎太臃肿了 - 使用
NSLock
3.NSLock
3.1 使用
NSLock是对互斥锁的简单封装，使用如下：
- (void)test {
self.testArray = [NSMutableArray array];
NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
for (int i = 0; i < 200000; i++) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
[lock lock];
self.testArray = [NSMutableArray array];
[lock unlock];
});
}
}
复制代码NSLock在AFNetworking的AFURLSessionManager.m中有使用到
想要了解一下NSLock的底层原理，但发现其是在未开源的Foundation源码下面的，但但是Swift对Foundation却开源了，可以在swift-corelibs-foundation下载到源码来一探究竟
3.2 注意事项
使用互斥锁NSLock异步并发调用block块，block块内部递归调用自己，问打印什么？
- (void)test {
NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
static void (^block)(int);
block = ^(int value) {
NSLog(@"加锁前");
[lock lock];
NSLog(@"加锁后");
if (value > 0) {
NSLog(@"value——%d", value);
block(value - 1);
}
[lock unlock];
};
block(10);
});
}
复制代码输出结果并没有按代码表面的想法去走，而是只打印了一次value值
加锁前 加锁前 value——10 加锁前 复制代码
原因： 互斥锁在递归调用时会造成堵塞，并非死锁——这里的问题是后面的代码无法执行下去
- 第一次加完锁之后还没出锁就进行递归调用
- 第二次加锁就堵塞了线程（因为不会查询缓存）
解决方案： 使用递归锁NSRecursiveLock替换NSLock
4.NSRecursiveLock
4.1 使用
NSRecursiveLock使用和NSLock类似，如下代码就能解决上个问题
- (void)test {
NSRecursiveLock *lock = [[NSRecursiveLock alloc] init];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
static void (^block)(int);
block = ^(int value) {
[lock lock];
if (value > 0) {
NSLog(@"value——%d", value);
block(value - 1);
}
[lock unlock];
};
block(10);
});
}
复制代码NSRecursiveLock在YYKit中YYWebImageOperation.m中有用到
4.2 注意事项
递归锁在使用时需要注意死锁问题——前后代码相互等待便会产生死锁
上述代码在外层加个for循环，问输出结果？
- (void)test {
NSRecursiveLock *lock = [[NSRecursiveLock alloc] init];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
static void (^block)(int);
block = ^(int value) {
[lock lock];
if (value > 0) {
NSLog(@"value——%d", value);
block(value - 1);
}
[lock unlock];
};
block(10);
});
}
}
复制代码运行代码会崩溃，并会提示野指针错误
即 线程1中加锁1、同时线程2中加锁2-> 解锁1等待解锁2 -> 解锁2等待解锁1 -> 无法结束解锁——形成死锁
解决： 可以采用使用缓存的@synchronized，因为它对对象进行锁操作，会先从缓存查找是否有锁syncData存在。如果有，直接返回而不加锁，保证锁的唯一性
5.dispatch_semaphore
在GCD应用篇章已经对信号量进行过讲解
6.NSCondition
NSCondition是一个条件锁，可能平时用的不多，但与信号量相似：线程1需要等到条件1满足才会往下走，否则就会堵塞等待，直至条件满足
同样的能在Swift源码中找到关于NSCondition部分
open class NSCondition: NSObject, NSLocking {
internal var mutex = _MutexPointer.allocate(capacity: 1)
internal var cond = _ConditionVariablePointer.allocate(capacity: 1)
public override init() {
pthread_mutex_init(mutex, nil)
pthread_cond_init(cond, nil)
}
deinit {
pthread_mutex_destroy(mutex)
pthread_cond_destroy(cond)
}
open func lock() {
pthread_mutex_lock(mutex)
}
open func unlock() {
pthread_mutex_unlock(mutex)
}
open func wait() {
pthread_cond_wait(cond, mutex)
}
open func wait(until limit: Date) -> Bool {
guard var timeout = timeSpecFrom(date: limit) else {
return false
}
return pthread_cond_timedwait(cond, mutex, &timeout) == 0
}
open func signal() {
pthread_cond_signal(cond)
}
open func broadcast() {
pthread_cond_broadcast(cond) // wait signal
}
open var name: String?
}
复制代码从上述精简后的代码可以得出以下几点：
NSCondition是对mutex和cond的一种封装（cond就是用于访问和操作特定类型数据的指针）wait操作会阻塞线程，使其进入休眠状态，直至超时signal操作是唤醒一个正在休眠等待的线程broadcast会唤醒所有正在等待的线程
7.NSConditionLock
顾名思义，就是NSCondition + Lock
那么和NSCondition的区别在于哪里呢？接下来看一下NSConditionLock源码
open class NSConditionLock : NSObject, NSLocking {
internal var _cond = NSCondition()
internal var _value: Int
internal var _thread: _swift_CFThreadRef?
public convenience override init() {
self.init(condition: 0)
}
public init(condition: Int) {
_value = condition
}
open func lock() {
let _ = lock(before: Date.distantFuture)
}
open func unlock() {
_cond.lock()
_thread = nil
_cond.broadcast()
_cond.unlock()
}
open var condition: Int {
return _value
}
open func lock(whenCondition condition: Int) {
let _ = lock(whenCondition: condition, before: Date.distantFuture)
}
open func `try`() -> Bool {
return lock(before: Date.distantPast)
}
open func tryLock(whenCondition condition: Int) -> Bool {
return lock(whenCondition: condition, before: Date.distantPast)
}
open func unlock(withCondition condition: Int) {
_cond.lock()
_thread = nil
_value = condition
_cond.broadcast()
_cond.unlock()
}
open func lock(before limit: Date) -> Bool {
_cond.lock()
while _thread != nil {
if !_cond.wait(until: limit) {
_cond.unlock()
return false
}
}
_thread = pthread_self()
_cond.unlock()
return true
}
open func lock(whenCondition condition: Int, before limit: Date) -> Bool {
_cond.lock()
while _thread != nil || _value != condition {
if !_cond.wait(until: limit) {
_cond.unlock()
return false
}
}
_thread = pthread_self()
_cond.unlock()
return true
}
open var name: String?
}
复制代码从上述代码可以得出以下几点：
NSConditionLock是NSCondition加线程数的封装NSConditionLock可以设置锁条件，而NSCondition只是无脑的通知信号
8.os_unfair_lock
由于OSSpinLock自旋锁的bug，替代方案是内部封装了os_unfair_lock，而os_unfair_lock在加锁时会处于休眠状态，而不是自旋锁的忙等状态
9.互斥锁性能对比
四、总结
OSSpinLock不再安全，底层用os_unfair_lock替代atomic只能保证setter、getter时线程安全，所以更多的使用nonatomic来修饰读写锁更多使用栅栏函数来实现@synchronized在底层维护了一个哈希链表进行data的存储，使用recursive_mutex_t进行加锁NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition和NSConditionLock底层都是对pthread_mutex的封装NSCondition和NSConditionLock是条件锁，当满足某一个条件时才能进行操作，和信号量dispatch_semaphore类似- 普通场景下涉及到线程安全，可以用
NSLock - 循环调用时用
NSRecursiveLock - 循环调用且有线程影响时，请注意死锁，如果有死锁问题请使用
@synchronized
写在后面
日常开发中若需要使用线程锁来保证线程安全，请多考虑一下再选择使用哪个锁，@synchronized并不是最优的选择。作为一名优秀的开发不但能让App正常运行，更要让它优质地运行、优化它的性能
参考资料
synchronized实现原理及缺陷分析
iOS底层学习 - 多线程之中的锁
iOS开发中的11种锁以及性能对比
这篇关于iOS探索 细数iOS中的那些锁的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！
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