iOS底层探索之多线程(十六)——锁分析(NSLockNSCondtionNSRecursiveLockNSCondition)
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了iOS底层探索之多线程(十六)——锁分析(NSLockNSCondtionNSRecursiveLockNSCondition)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
ios 开发,各种锁你了解多少?NSLock、NSCondtion、NSRecursiveLock…
回顾
在之前的一篇博客中,介绍了锁的种类,在上一篇博客中已经对@synchronized
锁进行了源码分析,还有其他的一些锁没有介绍,那么本篇博客就分析一下其他的一些锁!
iOS底层探索之多线程(六)—GCD源码分析(sync 同步函数、async 异步函数)
iOS底层探索之多线程(八)—GCD源码分析(函数的同步性、异步性、单例)
iOS底层探索之多线程(十四)—关于@synchronized锁你了解多少?
iOS底层探索之多线程(十五)—@synchronized源码分析
1. 关于锁的介绍
1.1 锁的分类
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。互斥锁
:是⼀种⽤于多线程编程中,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。该⽬的通过将代码切⽚成⼀个⼀个的临界区⽽达成互斥
的作用。
属于互斥锁的有:NSLock 、pthread_mutex 、 @synchronized等
1.2 锁的归类
条件锁
:就是条件变量,当进程的某些资源要求不满⾜时就进⼊休眠,也就是锁住了。当资源被分配到了,条件锁打开,进程继续运⾏,如:NSCondition
、NSConditionLock
递归锁
:就是同⼀个线程可以加锁N次⽽不会引发死锁,如:NSRecursiveLock
、pthread_mutex(recursive)
信号量(semaphore)
:是⼀种更⾼级的同步机制,互斥锁可以说是semaphore
在仅取值0/1
时的特例。信号量可以有更多的取值空间,⽤来实现更加复杂的同步
,⽽不单单是线程间互斥
,如:dispatch_semaphore
锁的归类其实基本的锁就包括了三类: ⾃旋锁
互斥锁
读写锁
,其他的⽐如条件锁
,递归锁
,信号量
都是上层的封装和实现!
读写锁
:读写锁实际是⼀种特殊的互斥锁,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。
2. NSLock
- 举例1
有如下代码:
- (void)is_crash{
NSLog(@"reno");
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
_testArray = [NSMutableArray array];
});
}
}
- 不加锁的时候运行
没有加锁,多线程访问,直接奔溃了,那么现在去加锁看看结果如何呢?
- 加锁
加锁的情况下,就不会奔溃,保证了线程的安全。
- 举例 2
NSLog(@"jpreno");
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
static void (^testMethod)(int);
testMethod = ^(int value){
if (value > 0) {
NSLog(@"current value = %d",value);
testMethod(value - 1);
}
};
testMethod(10);
});
- 打印结果
打印结果没有任何问题,那么加个 for
循环呢?
现在出现了,打印的数据混乱了,也就是多线程访问了,那么解决办法,就是加锁
,那么加在哪里呢?大部分人会加在这里,如下:
那么加在上图中,会正常打印吗?现在还不得而知,现在我们去运行一下代码来看看吧!
从运行打印结果来看,数据还是错乱了,很显然NSLock
的锁的位置没有加对地方,那么正确✅的加锁位置在哪里呢?请看👇:
只有把锁加在如图中位置即可解决问题,或者直接加在testMethod(10)
这个地方也是可以的。
[jp_lock lock];//加锁
testMethod(10);
[jp_lock unlock];//解锁
一般加锁,大家都喜欢和业务代码写在一起,如下:
这里一直递归,一直加锁,没有解锁,相当于死锁,只是程序还没有崩溃而已,那么为什么呢?NSLock不支持递归加锁,没有递归性。
3. NSRecursiveLock
我们还记得有个锁——NSRecursiveLock
,这个锁的性能也是还不错的,并且支持递归性,使用如下:
NSRecursiveLock
虽然有递归性,但是不支持多线程的可递归,只运行一次就崩溃了。所以这个时候,有靓仔肯定想到了用@synchronized
这把锁了,是的,这把锁是符合递归和多线程特性的。
通过添加@synchronized
这个锁,很完美的解决了问题,NSRecursiveLock
是解决了 NSLock
的不可递归性
,这里使用@synchronized
是解决了NSRecursiveLock
不可多线程性
。
4. NSCondition
NSCondition
的对象实际上作为⼀个锁和⼀个线程检查器。
- 锁主要为了当检测条件时保护数据源,执⾏条件引发的任务;
- 线程检查器主要是根据条件决定是否继续运⾏线程,即线程是否被阻塞。
1:[condition lock]
:⼀般⽤于多线程同时访问、修改同⼀个数据源,保证在同⼀
时间内数据源只被访问、修改⼀次,其他线程的命令需要在lock 外等待,只到
unlock ,才可访问
2:[condition unlock]
:与lock
同时使⽤
3:[condition wait]
:让当前线程处于等待状态
4:[condition signal]
:CPU
发信号告诉线程不⽤在等待,可以继续执⾏。
现在举个生产者和消费者的例子,代码如下:
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
self.ticketCount = 0;
_testCondition = [[NSCondition alloc] init];
[self jp_testConditon];
}
#pragma mark -- NSCondition
- (void)jp_testConditon{
//创建生产-消费者
for (int i = 0; i < 50; i++) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[self jp_producer];
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[self jp_consumer];
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[self jp_consumer];
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
[self jp_producer];
});
}
}
- (void)jp_producer{
self.ticketCount = self.ticketCount + 1;
NSLog(@"生产一个 现有 count %zd",self.ticketCount);
}
- (void)jp_consumer{
if (self.ticketCount == 0) {
NSLog(@"等待 count %zd",self.ticketCount);
}
self.ticketCount -= 1;
NSLog(@"消费一个 还剩 count %zd ",self.ticketCount);
}
运行结果,如下:
从运行结果,可以看到出现了负数的情况,我生产者生产的东西你都消费完了,已经没有了,你还在消费,就出现了线程不安全访问的事故了。
所以我们要保证
生产线、消费线数据的安全
,就需要进行加锁
处理,以保证多线程安全,但这只是它们内部的得到保证了,但是它们之间存在消费关系
,比如生产的库存没有了,不得通知,消费者进行等待
,生产好了再通知
消费者来消费买单。
现在进行加锁改造,如下:
(void)jp_producer{
[_testCondition lock]; // 操作的多线程影响
self.ticketCount = self.ticketCount + 1;
NSLog(@"生产一个 现有 count %zd",self.ticketCount);
[_testCondition signal]; // 发送信号,通知消费者,我这里生产好,你可以来消费了
[_testCondition unlock];
}
- (void)jp_consumer{
[_testCondition lock]; // 操作的多线程影响
if (self.ticketCount == 0) {
NSLog(@"等待 count %zd",self.ticketCount);
[_testCondition wait];// 等待生产者 生产东西
}
//注意消费行为,要在等待条件判断之后
self.ticketCount -= 1;
NSLog(@"消费一个 还剩 count %zd ",self.ticketCount);
[_testCondition unlock];
}
现在再来看看,加锁之后的结果,是否安全呢?如下:
很明显,加锁之后的打印是正常的,没有出现负数,数据是安全的!
- 如果产品不足就
[_testCondition wait]
进行等待,使得消费者停止消费 - 用
[_testCondition signal]
模拟现在有生产了,可以来消费了,向等待的线程发送信号,通知来消费
4.总结
- 多线程访问,需要保证数据的安全,可以继续加锁处理
NSLock
不支持递归加锁NSRecursiveLock
虽然有递归性,但没有多线程特性NSCondition
的对象实际上作为⼀个锁和⼀个线程检查器
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以上是关于iOS底层探索之多线程(十六)——锁分析(NSLockNSCondtionNSRecursiveLockNSCondition)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章
iOS底层探索之多线程(十七)——通过 Swift的Foundation源码分析锁(NSLockNSConditionNSRecursiveLock)
iOS底层探索之多线程(十五)—@synchronized源码分析
iOS底层探索之多线程(十四)—关于@synchronized锁你了解多少?