• iOS开发——高级篇——多线程的安全隐患


    资源共享
    1块资源可能会被多个线程共享,也就是多个线程可能会访问同一块资源
    比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件
    当多个线程访问同一块资源时,很容易引发数据错乱和数据安全问题
     
    一、解决方案
    解决方案:使用线程同步技术(同步,就是协同步调,按预定的先后次序进行)
    常见的线程同步技术是:加锁
     
    1、OSSpinLock
    OSSpinLock叫做”自旋锁”,等待锁的线程会处于忙等(busy-wait)状态,一直占用着CPU资源
    目前已经不再安全,可能会出现优先级反转问题
    如果等待锁的线程优先级较高,它会一直占用着CPU资源,优先级低的线程就无法释放锁
    需要导入头文件#import<libkern/OSAtomic.h>
     
    2、os_unfair_lock
    os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock,从iOS10开始才支持
    从底层调用看,等待os_unfair_lock锁的线程会处于休眠状态,并非忙等
    需要导入头文件#import<os/lock.h>
     
    3、pthread_mutex
    mutex叫做”互斥锁”,等待锁的线程会处于休眠状态
    需要导入头文件#import<pthread.h>
     
    pthread_mutex–普通锁

     

     
    pthread_mutex–递归锁
     
    pthread_mutex–条件
     
    4、NSLock
    NSLock是对mutex普通锁的封装

     
    5、NSRecursiveLock

    NSRecursiveLock也是对mutex递归锁的封装,API跟NSLock基本一致

    6、NSCondition
    NSCondition是对mutex和cond的封装
    7、NSConditionLock
    NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装,可以设置具体的条件值
    8、dispatch_semaphore
    semaphore叫做”信号量”
    信号量的初始值,可以用来控制线程并发访问的最大数量
    信号量的初始值为1,代表同时只允许1条线程访问资源,保证线程同步
      
    9、dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
     直接使用GCD的串行队列,也是可以实现线程同步的
     
    10、@synchronized
    @synchronized是对mutex递归锁的封装
    源码查看:objc4中的objc-sync.mm文件(苹果源码官方地址)
    @synchronized(obj)内部会生成obj对应的递归锁,然后进行加锁、解锁操作
    二、iOS线程同步方案性能比较
    原则:
      普通锁比递归锁性能好
      语言越高级,封装的逻辑越多,性能也就越差(所有语言都如此) 
      实际测试
     
    性能从高到低排序
    os_unfair_lock   // 缺点:iOS10才支持  
    OSSpinLock  // 缺点:可能出现优先级反转 已经不再安全 苹果也不推荐使用
    dispatch_semaphore // 推荐使用 
    pthread_mutex  // 优点:跨平台 互斥锁(普通锁) 推荐使用
    dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL) // c
    NSLock     // oc
    NSCondition   // oc
    pthread_mutex(recursive) // 递归锁
    NSRecursiveLock  // oc
    NSConditionLock   // oc
    @synchronized // 递归锁 oc

    三、自旋锁、互斥锁 选择
    自旋锁:等待状态处于忙等
    互斥锁:等待状态处于休眠
     
    1、什么情况使用自旋锁比较划算?
    预计线程等待锁的时间很短
    加锁的代码(临界区)经常被调用,但竞争情况很少发生
    CPU资源不紧张
    多核处理器
     
    2、什么情况使用互斥锁比较划算?
    预计线程等待锁的时间较长
    单核处理器
    临界区有IO操作
    临界区代码复杂或者循环量大
    临界区竞争非常激烈
    四、读写锁 
     场景:
    同一时间,只能有1个线程进行写的操作
    同一时间,允许有多个线程进行读的操作
    同一时间,不允许既有写的操作,又有读的操作
     
     上面的场景就是典型的“多读单写”,经常用于文件等数据的读写操作,iOS中的实现方案有:
    1、读写锁:pthread_rwlock

    等待锁的线程会进入休眠

     

    2、dispatch_barrier_async

    这个函数传入的并发队列必须是自己通过dispatch_queue_cretate创建的

    如果传入的是一个串行或是一个全局的并发队列,那这个函数便等同于dispatch_async函数的效果

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