iOS线程同步锁

当我们涉及多线程开发时就必然涉及线程间的数据安全问题。iOS中线程同步技术的方案之一就是给数据上锁。线程锁有很多种,如下所示:

os_unfair_lock
pthread_mutex
dispatch_semaphore
dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
NSLock
NSRecursiveLock
NSCondition
NSConditionLock
@synchronized

1.os_unfair_lock

导入头文件

#import <os/lock.h>

用法如下:

    //创建锁
    os_unfair_lock lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
    //尝试加锁,添加成功返回true,添加失败返回false
    bool r = os_unfair_lock_trylock(&lock);
    //强制加锁
    os_unfair_lock_lock(&lock);
    // 解锁
    os_unfair_lock_unlock(&lock);

其中os_unfair_lock_trylock方法与os_unfair_lock_lock方法,我们使用一个加锁即可。

2.pthread_mutex

导入头文件

#import <pthread/pthread.h>

用法如下:

    //创建锁属性,也可不设置锁属性
    pthread_mutexattr_t attr;
    pthread_mutexattr_init(&attr);
    /*
     * Mutex type attributes
     */
    //    #define PTHREAD_MUTEX_NORMAL        0
    //    #define PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK    1
    //    #define PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE        2
    //    #define PTHREAD_MUTEX_DEFAULT        PTHREAD_MUTEX_NORMAL
    //PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE设置为该属性时,为递归锁,在递归函数中使用,保证递归函数调用仅一个线程
    pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_NORMAL);

    //创建锁
    pthread_mutex_t mutexLock;
    //可设置属性
    //    pthread_mutex_init(&mutexLock, &attr);
    pthread_mutex_init(&mutexLock, NULL);
    //尝试加锁,返回1代表加锁成功
    //            int r = pthread_mutex_trylock(&mutexLock);
    //强制加锁
    pthread_mutex_lock(&mutexLock);
    // 解锁
    pthread_mutex_unlock(&mutexLock);
    //销毁锁
    pthread_mutexattr_destroy(&attr);
    pthread_mutex_destroy(&mutexLock);

pthread_mutex也可以创建条件锁,当我们遇到以下情况时可以使用条件锁:


image.png

开始执行任务1和任务2,但是任务1依赖于任务2,必须任务2执行完毕才执行任务1,我们可以在任务1前增加条件锁,在任务2完成后打开条件锁,就满足我们的业务开发需求。
相关代码方法如下:

    //创建锁
    pthread_mutex_t mutexLock;
    //可设置属性
    pthread_mutex_init(&mutexLock, NULL);
    
    //初始化条件
    pthread_cond_t cond;
    pthread_cond_init(&cond, NULL);

    //进入休眠,等待唤醒
    pthread_cond_wait(&self->_cond, &self->_mutexLock);

    //激活所有等待该条件的线程
    //        pthread_cond_broadcast(&self->_cond);
    //激活一个等待该条件的线程
    pthread_cond_signal(&self->_cond);
    //销毁资源
    pthread_mutex_destroy(&(self->_mutexLock));
    pthread_cond_destroy(&self->_cond);

3.dispatch_semaphore

信号量的使用
GCD提供了信号量函数,提供我们进行线程安全操作,当信号量为0时等待操作,信号量大于0是,继续执行操作,,主要流程如下:
1、创建信号量对象,确定信号初始值
2、开始执行操作前检查是否需要等待,执行函数dispatch_semaphore_wait,如果当前的信号量为0则阻塞,等待信号量大于0时继续执行,执行函数完毕会使信号量减一。当一个任务执行完毕时我们需要调用dispatch_semaphore_signal函数,告诉系统一个任务执行完毕,调用后会使信号量加1。dispatch_semaphore_wait和dispatch_semaphore_signal函数应当成对存在,有特别需求也可以不成对存在。当初始信号量为1时,我们可以用作线程安全锁进行使用,代码如下:

- (void)dispatch_semaphore {
    dispatch_semaphore_t semaphore_t = dispatch_semaphore_create(3);
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        dispatch_semaphore_wait(semaphore_t, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        dispatch_async(self.concurrent_queue, ^{
            int t = rand() % 5;
            sleep(t);
            NSLog(@"dispatch_semaphore===%d===%@===%d",i,[NSThread currentThread],t);
            dispatch_semaphore_signal(semaphore_t);
        });
    }
    NSLog(@"end");
}

4.dispatch_queue

创建串形队列相当于加上了安全锁
代码如下

dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

5.NSLock

NSLock是对mutex的面相对象封装,使用比较简单。
代码如下:

    //创建对象
    NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
    //上锁
    [lock lock]
    //解锁
    [lock unlock];

6.NSRecursiveLock

NSRecursiveLock是mutex递归锁的面向对象封装,使用简单。代码如下:

    //创建对象
    NSRecursiveLock* lock = [[NSRecursiveLock alloc] init];
    //上锁
    [lock lock];
    //解锁
    [lock unlock];

7.NSCondition

NSCondition是对mutex和cond的封装,代码如下:

    //创建对象
    NSCondition *condition = [[NSCondition alloc] init];
    //激活所有等待该条件的线程
    //[self.condition broadcast];
    //激活一个等待该条件的线程
    [self.condition signal];
    //进入休眠,等待唤醒
    [self.condition wait];

8.NSConditionLock

NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装,可以设置具体的条件值。用法如下:

    //创建条件2的锁
    NSConditionLock *lock = [[NSConditionLock alloc] initWithCondition:2];
    self.conditionLock = lock;
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        //等待条件1
        [self.conditionLock lockWhenCondition:1];
        NSLog(@"1");
        //打开条件3
        [self.conditionLock unlockWithCondition:3];
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        //等待条件4
        [self.conditionLock lockWhenCondition:4];
        NSLog(@"2");
        //打开条件1
        [self.conditionLock unlockWithCondition:1];
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        //等待条件2
        [self.conditionLock lockWhenCondition:2];
        NSLog(@"3");
        //打开条件4
        [self.conditionLock unlockWithCondition:4];
    });

打印顺序为3、2、1

9.synchronized

synchronized使用很简单,把代码写在大括号里面就行。

    @synchronized (<#token#>) {
                <#statements#>
    }

例如:

    @synchronized (self) {
      self.count = self.count + 1;
    }
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