iOS開發——高級篇——多線程的安全隱患

資源共享

1塊資源可能會被多個線程共享，也就是多個線程可能會訪問同一塊資源

好比多個線程訪問同一個對象、同一個變量、同一個文件

 

當多個線程訪問同一塊資源時，很容易引起 數據錯亂和數據安全問題

 

1、解決方案

解決方案：使用線程同步技術（同步，就是協同步調，按預約的前後次序進行）

常見的線程同步技術是：加鎖

 

一、OSSpinLock

OSSpinLock叫作」自旋鎖」，等待鎖的線程會處於忙等（busy-wait）狀態，一直佔用着CPU資源

目前已經再也不安全，可能會出現優先級反轉問題

若是等待鎖的線程優先級較高，它會一直佔用着CPU資源，優先級低的線程就沒法釋放鎖

須要導入頭文件#import<libkern/OSAtomic.h>

 

 

二、os_unfair_lock

os_unfair_lock用於取代不安全的OSSpinLock，從iOS10開始才支持

從底層調用看，等待os_unfair_lock鎖的線程會處於休眠狀態，並不是忙等

須要導入頭文件#import<os/lock.h>

 

 

三、pthread_mutex

mutex叫作」互斥鎖」，等待鎖的線程會處於休眠狀態

須要導入頭文件#import<pthread.h>

 

pthread_mutex–普通鎖

 

 

pthread_mutex–遞歸鎖

 

pthread_mutex–條件

 

 

四、NSLock

NSLock是對mutex普通鎖的封裝

 

 

五、NSRecursiveLock

NSRecursiveLock也是對mutex遞歸鎖的封裝，API跟NSLock基本一致

 

六、NSCondition

NSCondition是對mutex和cond的封裝

 

七、NSConditionLock

NSConditionLock是對NSCondition的進一步封裝，能夠設置具體的條件值

 

八、dispatch_semaphore

semaphore叫作」信號量」

信號量的初始值，能夠用來控制線程併發訪問的最大數量

信號量的初始值爲1，表明同時只容許1條線程訪問資源，保證線程同步

 

  

九、dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

 直接使用GCD的串行隊列，也是能夠實現線程同步的

 

 

十、@synchronized

@synchronized是對mutex遞歸鎖的封裝

源碼查看：objc4中的objc-sync.mm文件( 蘋果源碼官方地址)

@synchronized(obj)內部會生成obj對應的遞歸鎖，而後進行加鎖、解鎖操做

 

2、iOS線程同步方案性能比較

原則：

　　普通鎖比遞歸鎖性能好

　　語言越高級，封裝的邏輯越多，性能也就越差（全部語言都如此）　

　　實際測試

 

性能從高到低排序

os_unfair_lock   // 缺點：iOS10才支持  

OSSpinLock　　// 缺點：可能出現優先級反轉 已經再也不安全 蘋果也不推薦使用

dispatch_semaphore // 推薦使用 

pthread_mutex　　// 優勢：跨平臺 互斥鎖（普通鎖） 推薦使用

dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)　// c

NSLock   　　// oc

NSCondition　　 // oc

pthread_mutex(recursive) // 遞歸鎖

NSRecursiveLock　　// oc

NSConditionLock   // oc

@synchronized // 遞歸鎖 oc

 

3、自旋鎖、互斥鎖 選擇

自旋鎖：等待狀態處於忙等

互斥鎖：等待狀態處於休眠

 

一、什麼狀況使用自旋鎖比較划算？

預計線程等待鎖的時間很短

加鎖的代碼（臨界區）常常被調用，但競爭狀況不多發生

CPU資源不緊張

多核處理器

 

二、什麼狀況使用互斥鎖比較划算？

預計線程等待鎖的時間較長

單核處理器

臨界區有IO操做

臨界區代碼複雜或者循環量大

臨界區競爭很是激烈

 

4、讀寫鎖 

 場景：

同一時間，只能有1個線程進行寫的操做

同一時間，容許有多個線程進行讀的操做

同一時間，不容許既有寫的操做，又有讀的操做

 

 上面的場景就是典型的「多讀單寫」，常常用於文件等數據的讀寫操做，iOS中的實現方案有：

一、讀寫鎖： pthread_rwlock

等待鎖的線程會進入休眠

 

 

二、dispatch_barrier_async

這個函數傳入的併發隊列必須是本身經過dispatch_queue_cretate建立的

若是傳入的是一個串行或是一個全局的併發隊列，那這個函數便等同於dispatch_async函數的效果