OSSpinLock 的替代方案: dispatch_semaphore

iOS 實現線程加鎖有不少種方式。@synchronized、 NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、OSSpinLock、atomic(property) set/get等等各類方式。這裏不對其餘各類鎖做介紹，只介紹dispatch_semaphore使用。

至於爲何使用dispatch_semaphore及它的性能如何 , 可參考 再也不安全的 OSSpinLock

• 下圖是各類方式性能對比:

定義：

• 1> 信號量：就是一種可用來控制訪問資源的數量的標識，設定了一個信號量，在線程訪問以前，加上信號量的處理，則可告知系統按照咱們指定的信號量數量來執行多個線程。

其實，這有點相似鎖機制了，只不過信號量都是系統幫助咱們處理了，咱們只須要在執行線程以前，設定一個信號量值，而且在使用時，加上信號量處理方法就好了。

• 2> 信號量主要有3個函數，分別是：

// 建立信號量 . 該函數接收一個long類型的參數, 返回一個dispatch_semaphore_t類型的信號量，值爲傳入的參數
dispatch_semaphore_t   dispatch_semaphore_create(long value)

//等待下降信號量 . 接收一個信號和時間值，若信號的信號量爲0，則會阻塞當前線程，直到信號量大於0或者通過輸入的時間值；若信號量大於0，則會使信號量減1並返回，程序繼續住下執行
long  dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)

// 提升信號量.  使信號量加1並返回
long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema)

//dispatch_semaphore_wait() 與 dispatch_semaphore_signal() 成對使用
複製代碼

dispatch_semaphore 簡單使用

- (void)dispatchSignal{
    //crate的value表示，最多幾個資源可訪問
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(2);   
    dispatch_queue_t quene = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
     
    //任務1
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 1");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 1");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);       
    });<br>
    //任務2
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 2");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 2");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);       
    });<br>
    //任務3
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 3");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 3");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);       
    });   
}

複製代碼

• 執行結果：

總結：因爲設定的信號值爲2，先執行兩個線程，等執行完一個，纔會繼續執行下一個，保證同一時間執行的線程數不超過2。

• 這裏咱們擴展一下，假設咱們設定信號值=1

dispatch_semaphore_create(1)
複製代碼

那麼結果就是：

• 若是設定信號值=3

dispatch_semaphore_create(3)
複製代碼

那麼結果就是： 

其實設定爲3，就是不限制線程執行了，由於一共才只有3個線程。

dispatch_semaphore 做用

• dispatch_semaphore有兩個主要應用 ：

1. 保持線程同步
2. 爲線程加鎖

dispatch_semaphore 保持線程同步

// dispatch_semaphore 保持線程同步
- (void)syncThread{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    __block int j = 0;
    dispatch_async(queue, ^{
        j = 100;
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"finish j = %d", j);
}
複製代碼

結果輸出 j ＝ 100； 若是註釋掉dispatch_semaphore_wait這一行，則 j ＝ 0；

原理： 因爲是將block異步添加到一個並行隊列裏面，因此程序在主線程躍過block直接到dispatch_semaphore_wait這一行，由於semaphore信號量爲0，時間值爲DISPATCH_TIME_FOREVER，因此當前線程會一直阻塞，直到block在子線程執行到dispatch_semaphore_signal，使信號量+1，此時semaphore信號量爲1了，因此程序繼續往下執行。這就保證了線程間同步了。

dispatch_semaphore 線程加鎖

// dispatch_semaphore 線程加鎖
- (void)lockThread{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            // 至關於加鎖
            dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
            NSLog(@"i = %d semaphore = %@", i, semaphore);
            // 至關於解鎖
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        });
    }
}

複製代碼

原理： 當線程1執行到dispatch_semaphore_wait這一行時，semaphore的信號量爲1，因此使信號量-1變爲0，而且線程1繼續往下執行；若是當在線程1NSLog這一行代碼還沒執行完的時候，又有線程2來訪問，執行dispatch_semaphore_wait時因爲此時信號量爲0，且時間爲DISPATCH_TIME_FOREVER,因此會一直阻塞線程2（此時線程2處於等待狀態），直到線程1執行完NSLog並執行完dispatch_semaphore_signal使信號量爲1後，線程2才能解除阻塞繼續住下執行。以上能夠保證同時只有一個線程執行NSLog這一行代碼。