Swift 实现一个 线程安全的数组

原文地址

什么是线程安全

当一段代码被多个线程执行,执行后的结果和多个线程依次执行后的结果一致,那么这段代码就是线程安全的。

产生线程不安全原因

  1. 线程是抢占执行的。
  2. 有的操作不是原子的。当 cpu 执行一个线程过程时,调度器可能调走CPU,去执行另一个线程,此线程的操作可能还没有结束;(通过锁来解决)
  3. 多个线程尝试修改同一个变量
  4. 内存可变性

为什么要线程安全

线程安全是程序能够正确执行并得到预期结果的保证

数组怎么实现线程安全

  1. NSLock 等互斥锁
  2. GCD barrier
  3. 读写锁(pthread_rwlock_t)

pthread_rwlock_t 实现数组安全

import Foundation

// MARK: - ThreadSafeArray

public class ThreadSafeArray<Element> {
    private var array: [Element] = []
    private var lock = pthread_rwlock_t()

    public init() {
        let status = pthread_rwlock_init(&lock, nil)
        assert(status == 0)
    }

    public convenience init(array: [Element]) {
        self.init()
        self.array = array
    }
    deinit {
        pthread_rwlock_destroy(&lock)
    }
}

// MARK: - Properties

public extension ThreadSafeArray {
    var first: Element? {
        var result: Element?
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        result = array.first
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    var last: Element? {
        var result: Element?
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        result = array.last
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    var count: Int {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let count = array.count
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return count
    }

    var isEmpty: Bool {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = (array.count > 0)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    var description: String {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let str = array.description
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return str
    }
}

// MARK: - Immutable

public extension ThreadSafeArray {
    func first(where predicate: (Element)->Bool)->Element? {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.first(where: predicate)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    func last(where predicate: (Element)->Bool)->Element? {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.last(where: predicate)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    func filter(isIncluded: @escaping (Element)->Bool) ->ThreadSafeArray<Element> {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.filter(isIncluded)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return ThreadSafeArray(array: result)
    }

    func index(where predicate: (Element)->Bool)-> Int? {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.firstIndex(where: predicate)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    func sorted(by areInIncreasingOrder: (Element, Element)->Bool)->ThreadSafeArray<Element> {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.sorted(by: areInIncreasingOrder)
        let newArray = ThreadSafeArray<Element>(array: result)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return newArray
    }

    func map<T>(_ transform: @escaping (Element)->T) ->[T] {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.map(transform)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    func compactMap<T>(_ transform: (Element)->T)->[T] {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.compactMap(transform)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    func reduce<T>(initialResult: T, _ nexPartialResult: @escaping (T, Element)->T)->T {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.reduce(initialResult, nexPartialResult)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    func forEach(_ body: (Element)->Void) {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        array.forEach(body)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
    }

    func contains(where predicate: (Element)->Bool)->Bool {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.contains(where: predicate)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }

    func allSatisfy(_ predicate: (Element)->Bool)->Bool {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = array.allSatisfy(predicate)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }
}

// MARK: - Mutable

public extension ThreadSafeArray {
    func append(_ element: Element) {
        pthread_rwlock_wrlock(&lock)
        array.append(element)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
    }

    func append(_ elements: [Element]) {
        pthread_rwlock_wrlock(&lock)
        array += elements
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
    }

    func insert(_ element: Element, at index: Int) {
        pthread_rwlock_wrlock(&lock)
        array.insert(element, at: index)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
    }

    func remove(at index: Int, completion: ((Element)->Void)? = nil) {
        pthread_rwlock_wrlock(&lock)
        if index > 0, index < count {
            let e = array.remove(at: index)
            completion?(e)
        }
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
    }

    func remove(where predicate: @escaping (Element)->Bool, completion: (([Element])->Void)? = nil) {
        pthread_rwlock_wrlock(&lock)
        var elements = [Element]()
        while let index = array.firstIndex(where: predicate) {
            elements.append(array.remove(at: index))
        }
        completion?(elements)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
    }

    func removeAll(completion: (([Element])->Void)? = nil) {
        pthread_rwlock_wrlock(&lock)
        let elements = array
        array.removeAll()
        completion?(elements)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
    }
}

public extension ThreadSafeArray {
    subscript(index: Int)->Element? {
        get {
            pthread_rwlock_rdlock(&lock)
            var result: Element?
            guard self.array.startIndex..<self.array.endIndex ~= index else {
                pthread_rwlock_unlock(&lock)
                return nil
            }
            
            result = self.array[index]
            pthread_rwlock_unlock(&lock)
            return result
        }
        set {
            
            guard let newValue = newValue else {
                return
            }
            if index < self.count {
                pthread_rwlock_wrlock(&lock)
                self.array[index] = newValue
                pthread_rwlock_unlock(&lock)
            }
            
        }
    }
}

// MARK: - Equatable

public extension ThreadSafeArray where Element: Equatable {
    func contains(_ element: Element)->Bool {
        pthread_rwlock_rdlock(&lock)
        let result = self.array.contains(element)
        pthread_rwlock_unlock(&lock)
        return result
    }
}

// MARK: - Infix operators

public extension ThreadSafeArray {
    /// Adds a new element at the end of the array.
    ///
    /// - Parameters:
    ///   - left: The collection to append to.
    ///   - right: The element to append to the array.
    static func +=(left: inout ThreadSafeArray, right: Element) {
        left.append(right)
    }

    /// Adds new elements at the end of the array.
    ///
    /// - Parameters:
    ///   - left: The collection to append to.
    ///   - right: The elements to append to the array.
    static func +=(left: inout ThreadSafeArray, right: [Element]) {
        left.append(right)
    }
}

参考

iOS多线程到底哪里不安全
读写锁
Swift线程安全详解-概念,三种锁,死锁,Atomic,synchronized

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 212,542评论 6 493
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 90,596评论 3 385
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 158,021评论 0 348
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 56,682评论 1 284
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 65,792评论 6 386
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,985评论 1 291
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,107评论 3 410
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,845评论 0 268
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,299评论 1 303
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,612评论 2 327
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,747评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,441评论 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,072评论 3 317
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,828评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,069评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,545评论 2 362
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,658评论 2 350

推荐阅读更多精彩内容