iOS 锁 部分二

主要讲解NSLock/NSCondition/NSRecursiveLock/锁的基本用法

常见锁的分类:

  • 自旋锁OSSpinLock
  • 互斥锁os_unfair_lock
  • 互斥/递归/条件锁pthread_mutex_t
  • 互斥锁NSLock
  • 递归锁NSRecursiveLock
  • 条件锁NSCondition
  • 条件锁NSConditionLock
  • 递归锁 @synchronized
  • 信号量semaphore
  • 读写锁pthread_rwlock_t
  • 异步栅栏dispatch_barrier_async

iOS 锁 部分一
iOS 锁 部分二
iOS 锁 部分三
iOS 锁 部分四


1. 互斥锁NSLock

特点:

  1. 基于mutex基本锁的封装,更加面向对象, 等待锁的线程会处于休眠状态;
  2. 遵守NSLocking协议; NSLocking协议中两个方法如下:
    - (void)lock;
    - (void)unlock;
    
  3. 可能会用到的方法
    3.1 初始化跟其他OC对象一样, 直接进行allocinit操作;
    3.2 - (void)lock 加锁;
    3.3 - (void)unlock解锁;
    3.4 - (BOOL)tryLock尝试加锁;
    3.5 - (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit在某一个时间点之前等待加锁;
  4. 测试代码:
#import "ViewController5.h"
@interface ViewController5 ()
@property (nonatomic, strong) NSLock *lock;
@end
@implementation ViewController5
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.lock = [[NSLock alloc] init];
    [self handleMoney];
}
- (void)handleMoney {
    self.money = 100;
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 5; i ++) {
            [weakSelf saveMoney];
        }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 5; i ++) {
            [weakSelf drawMoney];
        }
    });
}
- (void)saveMoney{
    [self.lock lock];
    [super saveMoney];
    [self.lock unlock];
}
- (void)drawMoney {
    [self.lock lock];
    [super drawMoney ];
    [self.lock unlock];
}
@end

2. 递归锁 NSRecuresiveLock

特点

  1. 基于mutex递归锁的封装,所以这是一个递归锁;
  2. 遵守NSLocking协议; NSLocking协议中两个方法如下:
    - (void)lock;
    - (void)unlock;
    
  3. 可能会用到的方法
    3.1 初始化跟其他OC对象一样, 直接进行allocinit操作;
    3.2 - (void)lock 加锁;
    3.3 - (void)unlock解锁;
    3.4 - (BOOL)tryLock尝试加锁;
    3.5 - (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit在某一个时间点之前等待加锁;
  4. 测试代码
#import "ViewController7.h"
@interface ViewController7 ()
@property (nonatomic, strong) NSRecursiveLock *lock;
@end
@implementation ViewController7
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.lock = [[NSRecursiveLock alloc] init];
}
 /*************************************递归锁********************************************/
 - (void)recuresiveAction {
     static int count = 10;
     [self.lock lock];
     NSLog(@"count: %d", count);

     if (count > 0) {
         count --;
         [self recuresiveAction];
     }
     [self.lock unlock];
 }
 /*************************************递归锁********************************************/
@end

3. 条件锁 NSCondition

特点

  1. 基于mutex基础锁和cont条件的封装, 所以它是互斥锁而且自带条件, 等待锁的线程休眠;
  2. 遵守NSLocking协议; NSLocking协议中两个方法如下:
    - (void)lock;
    - (void)unlock;
    
  3. 可能会用到的方法
    3.1 初始化跟其他OC对象一样, 直接进行allocinit操作;
    3.2 - (void)lock 加锁;
    3.3 - (void)unlock解锁;
    3.4 - (BOOL)tryLock尝试加锁;
    3.5 - (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit在某一个时间点之前等待加锁;
    3.6 - (void)wait 等待条件(进入休眠的同时放开锁, 被唤醒的同时再次加锁)
    3.7 - (void)signal发送信号激活等待该条件的线程;
    3.8 - (void)broadcast发送广播信号激活等待该条件的所有线程;
  4. 测试代码
#import "ViewController6.h"
@interface ViewController6 ()
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *dataArr;
@property (nonatomic, strong) NSCondition *condition;
@end
@implementation ViewController6
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    /**
     首先设定以下使用场景, 两条线程 A和B, A线程中执行删除数组元素, B 线程中执行添加数组元素;
     由于不知道哪个线程会先执行, 所以需要加锁实现, 只有在添加后才能执行删除操作;为互斥锁添加条件可以实现;
     */
    self.condition = [[NSCondition alloc] init];
    NSThread *deThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(deleteObj) object:nil];
    [deThread start];
    ///sleep一秒. 确保删除元素的线程先获得锁;
    sleep(1);
    NSThread *adThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(addObj) object:nil];
    [adThread start];   
}
- (void)deleteObj {
    [self.condition lock];
    NSLog(@"delete begin");
    ///添加判断, 如果没有数据则添加条件
    if (self.dataArr.count < 1) {
        /**
         添加条件, 如果数组为空, 则添加等待线程休眠, 将锁让出;  接受到信号时会再次加锁, 然后继续向下执行;
         */
        [self.condition wait];
    }
    [self.dataArr removeLastObject];
    NSLog(@"数组执行删除元素操作");
    [self.condition unlock];
}
- (void)addObj {
    [self.condition lock];
    NSLog(@"add begin");
    [self.dataArr addObject:@"HTI"];
    ///发送新号, 说明已经添加元素了;
    [self.condition signal];
//    ///通知所有符合条件的线程
//    [self.condition broadcast];
    NSLog(@"数组执行添加元素操作");
    [self.condition unlock];
}
- (NSMutableArray *)dataArr {
    if (!_dataArr) {
        _dataArr = [NSMutableArray arrayWithCapacity:0];
    }
    return  _dataArr;
}
@end

4. 条件锁 NSConditionLock

特点

  1. 基于NSCondition的进一步封装, 可以更加高级的设置条件值;

假设有这样一个场景, 三个线程A B C,执行完 A 线程后才能执行 B , 执行完 B线程后执行C; 就是为线程之间的执行添加依赖; NSConditionLock可以方便的实现这个功能;

  1. 遵守NSLocking协议; NSLocking协议中两个方法如下:
    - (void)lock;
    - (void)unlock;
    
  2. 可能会用到的方法
    3.1 初始化跟其他OC对象一样, 直接进行allocinitWithCondition:(NSInteger)condition操作; (如果使用 init方法, 则condition默认为0);
    3.2 有一个属性是@property (readonly) NSInteger condition用来设定条件值, 如果不设定, 则默认为零;
    3.3 - (void)lock 直接加锁;
    3.4 - (void)lockWhenCondition:(NSInteger)condition根据condition值加锁, 如果值不满足, 则不加;
    3.5 - (void)unlock解锁;
    3.6 - (void)unlockWithCondition:(NSInteger)condition 解锁, 并设定condition的值;
    3.7 - (BOOL)tryLock尝试加锁;
    3.8 - (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit在某一个时间点之前等待加锁;
  3. 测试代码
#import "ViewController8.h"
@interface ViewController8 ()
@property (nonatomic, strong) NSConditionLock *lock;
@end
@implementation ViewController8
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //    如果不设置 condition 的值则默认为0
    //    self.lock = [[NSConditionLock alloc] init];
    self.lock = [[NSConditionLock alloc] initWithCondition:0];
    [self createThreads];
}
- (void)createThreads {
    /*
     需要执行的顺序为 A-B-C, 但是因为在子线程中所以我们不能确定谁先执行, 添加 sleep 使问题更突出点;
     */
    NSThread *c = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadC) object:nil];
    [c start];
    sleep(0.2);
    NSThread *b = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadB) object:nil];
    [b start];
    sleep(0.2);
    NSThread *a = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadA) object:nil];
    [a start];
}
- (void)threadA {
    [self.lock lockWhenCondition:0];
    NSLog(@"A ThreadExcute");
    [self.lock unlockWithCondition:1];
}
- (void)threadB {
    [self.lock lockWhenCondition:1];
    NSLog(@"B ThreadExcute");
    [self.lock unlockWithCondition:2];
}
- (void)threadC {
    [self.lock lockWhenCondition:2];
    NSLog(@"C ThreadExcute");
    [self.lock unlock];
}
@end

文中测试代码
参考文章
objc4源码下载地址
libplatform源码下载地址

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