iOS线程锁的研究

iOS线程锁的研究

在开始说线程锁之前,我们需要了解线程的概念。

什么是线程

线程,有时被称为轻量级进程(LWP),是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID,当前指令指针,寄存器集合和堆栈组成。

大多数的软件应用中,线程的数量都不止一个。多个线程可以互不干扰地并发执行,并共享的全局变量和堆的数据。

那什么情况下,我们会用多线程:


1.某个操作可能会陷入长时间等待,等待的线程会进入睡眠状态,无法继续执行,多线程执行可以有效利用等待的时间。典型的例子是等待网络响应。

2.某个操作(类似有算法的方法)会消耗大量的时间,如果只有一个线程,程序和用户之间的交互会中断,多线程可以让主线程负责交互,另一个线程负责计算。

3.程序本身逻辑就要并发,例如下载程序

4.多核计算机,本身具有同时具有多个线程的能力(充分利用硬件优势)

5.多线程主数据共享方面效率要高很多

线程调度与优先级

线程调度

在多道程序系统中,进程的数量往往多于处理器的个数,进程争用处理器的情况在所难免。处理器调度是对处理器进行分配,就是从就绪队列中,按照一定的算法,选择一个进程并将处理器分配给他运行,以实现进程的并发执行。

线程的调度准则主要如下:

  • CPU利用率

  • 系统吞吐量

  • 周转时间

  • 等待时间

  • 响应时间

线程正常的调度过程,详情如下:

线程调度

线程通常的三种状态:

  • 运行:此线程正在执行

  • 就绪:此线程可以立刻运行,但CPU已经被占用

  • 等待:此线程正在等待某一事件

除了正常的线程调度之外,现在普遍的操作系统还带有优先级调度,即优先级高的限制性,具体的内部实现详见线程的调度,这里需要说明一下,线程优先级的改变主要有三种方式:

1.用户制定优先级

2.根据进入优先级的频繁程度提升或降低优先级

3.长时间得不到调用而被提升优先级

伴随多线程的出现,不同的线程访问同一资源,在保证资源的正确性的前提下,线程锁的概念就运应而生。

线程的同步的实现原理本质即为锁的现实,在介绍iOS中的同步锁之前,我们首先需要介绍锁的类型。

锁的类型

二元信号量(Binary Semaphore)

二元信号量是最简单的一种锁,它只有两种状态:占用与非占用。它适合只能被唯一一个线程独占访问的资源。当二元信号量处于非占用状态时,第一个试图获取该二元信号量的线程会获得该锁,并将二元信号量置为占用状态。第二个试图获取该二元信号量的线程将会等待,直到该锁的释放。

互斥量(Mutex)

互斥量与信号量非常类似,区别就在于信号量可以被任意的线程获取并释放,互斥量则要求哪个线程获取了互斥量,哪个线程就要负责释放。

临界区(Critical Section)

与互斥锁类似,但比互斥锁更为严格,临界区的作用范围仅限于本进程,其余线程不可获取该锁。

读写锁(Read-Write Lock)

这里不详细介绍,读写锁三种状态:自由/共享/独占有两种获取方式:共享和独占

当以共享方式去获取锁时,除了独占状态需等待,其余状态均可获取;

当以独占方式去获取锁时,线程必须等待锁被所有资源释放后,才可以获取;

条件变量(Condition Variable)

该锁类似一个塞子,不同的线程均可以等待相同的条件,但只有满足条件的线程才会被唤醒。

iOS中存在的同步锁

(未完待续)

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