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