多線程的存在導(dǎo)致在不同線程執(zhí)行任務(wù)存在了數(shù)據(jù)缠导、操作的不安全性袍榆，稱之為非原子性。為了解決開發(fā)遇到的線程不安全的現(xiàn)象塘揣，就要用到線程鎖包雀。分別有 @synchronized、NSLock亲铡、dispatch_semaphore才写、NSCondition葡兑、pthread_mutex、OSSpinLock赞草，不同的鎖有不同的使用場景和性能上的區(qū)別讹堤。

@synchronized

@synchronized(objc) 為開發(fā)中常用的鎖，他以一個(gè) objc 為鎖的標(biāo)示對(duì)象厨疙，在需要互斥的代碼之間洲守，這個(gè) objc 必須為同一對(duì)象，不然沾凄，將達(dá)不到互斥的效果梗醇。

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        @synchronized(self){
            NSLog(@"操作1開始");
            sleep(3);
            NSLog(@"操作1結(jié)束");
        }
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        @synchronized(self){
            NSLog(@"操作2");
        }
    });

此段代碼執(zhí)行的結(jié)果為：

2018-08-15 15:14:48.387631+0800 Looks[4097:719747] 操作1開始
2018-08-15 15:14:51.391021+0800 Looks[4097:719747] 操作1結(jié)束
2018-08-15 15:14:51.391444+0800 Looks[4097:719750] 操作2

特點(diǎn)：簡單易用，但性能最差撒蟀。

dispatch_semaphore

GCD API 里面的信號(hào)量叙谨，也可以作為鎖來使用，使用時(shí)搭配相關(guān) API 使用保屯。

dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value);

信號(hào)量的創(chuàng)建手负，value 為一個(gè) long 類型的數(shù)，這里需要注意 value 應(yīng)為非 0 的數(shù)姑尺，不然將起不到鎖的效果竟终。

long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema);

這個(gè)函數(shù)會(huì)對(duì) 參數(shù) dsema 的值加 1。

long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout);

這個(gè)函數(shù)會(huì)對(duì)參數(shù) dsema 的值減 1股缸，該函數(shù)執(zhí)行時(shí)當(dāng) dsema 的值大于0衡楞，不阻塞當(dāng)前線程，執(zhí)行后面操作敦姻，將 dsema 減1瘾境，當(dāng) dsema 等于 0 時(shí)，那么函數(shù)將會(huì)阻塞線程 timeout 時(shí)間镰惦，timeout 為 dispatch_time_t 類型迷守，如果等待的期間 dsema 值被 dispatch_semaphore_signal 函數(shù)加了1，且獲取到了信號(hào)量旺入，那么線程將會(huì)執(zhí)行大于0時(shí)的一樣的操作兑凿，如果在等待且信號(hào)量沒變且到了所設(shè)置的等待時(shí)間，那么將不再等待茵瘾，執(zhí)行后面操作礼华。可設(shè)置 timeout 為 DISPATCH_TIME_FOREVER拗秘，這樣將一直阻塞線程直到信號(hào)量改變圣絮。

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3 * NSEC_PER_SEC));
        NSLog(@"操作1開始");
        sleep(3);
        NSLog(@"操作1結(jié)束");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        sleep(1);
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3 * NSEC_PER_SEC));
        NSLog(@"操作2");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        
    });
    

以上代碼 timeout > 2s 時(shí)，結(jié)果為：

2018-08-15 15:31:22.385087+0800 Looks[4411:738446] 操作1開始
2018-08-15 15:31:25.385388+0800 Looks[4411:738446] 操作1結(jié)束
2018-08-15 15:31:25.385653+0800 Looks[4411:738445] 操作2

如果 timeout < 2s 時(shí)雕旨，結(jié)果為：

2018-08-15 15:51:39.012859+0800 Looks[4632:759034] 操作1開始
2018-08-15 15:51:41.019446+0800 Looks[4632:759031] 操作2
2018-08-15 15:51:42.015130+0800 Looks[4632:759034] 操作1結(jié)束

特點(diǎn)：在不出現(xiàn)等待的情況下扮匠，性能最高捧请。

NSLock

NSLock 也是我們經(jīng)常用的一種鎖。

- (void)lock;
- (void)unlock;

遵循了 NSLocking 協(xié)議棒搜，搭配的分別為鎖和解鎖疹蛉。

- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;

tryLock：試圖加鎖并立即返回一個(gè)布爾值，該值指示嘗試是否成功力麸。如果返回 YES可款，加鎖成功，反之失敗末盔。
lockBeforeDate：表示在指定時(shí)間之前加鎖筑舅，如果到指定時(shí)間加鎖成功，則返回 YES陨舱，加鎖成功翠拣，反之失敗。

    NSLock *lock = [NSLock new];
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        if ([lock tryLock]) {
            NSLog(@"操作1開始");
            sleep(3);
            NSLog(@"操作1結(jié)束");
            [lock unlock];
        }
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        if ([lock tryLock]) {
            NSLog(@"操作2");
            [lock unlock];
        }else{
            NSLog(@"tryLock 失敗");
        }
        
        if ([lock lockBeforeDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:3]]) {
            NSLog(@"lockBeforeData 獲取到鎖");
            [lock unlock];
        }else{
            NSLog(@"lockBeforeData 超時(shí),未獲取到鎖");
        }
        
    });
    

以上代碼執(zhí)行結(jié)果為：

2018-08-15 16:44:03.240428+0800 Looks[5079:796065] 操作1開始
2018-08-15 16:44:04.241003+0800 Looks[5079:796066] tryLock 失敗
2018-08-15 16:44:06.241563+0800 Looks[5079:796065] 操作1結(jié)束
2018-08-15 16:44:06.242126+0800 Looks[5079:796066] lockBeforeData 獲取到鎖

特點(diǎn)：方便簡單易用游盲。

NSRecursiveLock （遞歸鎖）

NSRecursiveLock 是常用在處理遞歸循環(huán)操作上的鎖误墓，所以叫遞歸鎖。他可以處理同一個(gè)線程多次加鎖益缎，解鎖而不會(huì)引起死鎖谜慌。同樣遵循 NSLocking 協(xié)議，API 和用法都和 NSLock 相同莺奔，不同的只有使用場景欣范。

    NSRecursiveLock *recursiveLock = [NSRecursiveLock new];
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        static void (^ RecursiveLock)(int);
        RecursiveLock = ^ (int value){
            
            [recursiveLock lock];
            if (value > 0) {
                NSLog(@"value is %d",value);
                sleep(1);
                value -= 1;
                RecursiveLock(value);
            }
            [recursiveLock unlock];
        };
        
        RecursiveLock(4);
    });

以上代碼執(zhí)行 lock 和 unlock 一一對(duì)應(yīng)，在統(tǒng)一線程中遞歸加鎖解鎖令哟，這就是 NSRecursiveLock 的使用場景恼琼，執(zhí)行結(jié)果為：

2018-08-16 13:57:30.195998+0800 Looks[3695:302951] value is 4
2018-08-16 13:57:31.197983+0800 Looks[3695:302951] value is 3
2018-08-16 13:57:32.201241+0800 Looks[3695:302951] value is 2
2018-08-16 13:57:33.205673+0800 Looks[3695:302951] value is 1

特點(diǎn)：對(duì)同一線程多次加鎖、解鎖屏富。遞歸循環(huán)條件下適用晴竞。

NSConditionLock (條件鎖)

這種鎖不僅具備了 lock 和 unlock 功能，還有在 lock 和 unlock 的條件操作功能狠半，這也豐富了我們使用的選擇和場景噩死。

- (void)lockWhenCondition:(NSInteger)condition;
- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)tryLockWhenCondition:(NSInteger)condition;
- (void)unlockWithCondition:(NSInteger)condition;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;
- (BOOL)lockWhenCondition:(NSInteger)condition beforeDate:(NSDate *)limit;

和之前幾個(gè)鎖的 API 大同小異，唯一不同的就是多了一個(gè)參數(shù) condition神年，這個(gè)參數(shù)就是我們要說的 lock 和 unlock 的條件已维， 當(dāng) lock 時(shí) condition 的參數(shù)和初始化參數(shù)一致時(shí)，將不阻塞線程已日，進(jìn)行加鎖繼續(xù)后續(xù)操作垛耳，反之，將阻塞線程。而 unlock 時(shí)艾扮，condition 則是將更改為實(shí)參的值，解鎖完成操作或者為下一次個(gè) lock 的 condition 做準(zhǔn)備占婉。

    NSConditionLock *conditionLock = [NSConditionLock new];
    NSMutableArray *array = [NSMutableArray new];
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        while (YES) {
            [conditionLock lockWhenCondition:0];
            [array addObject:[NSString stringWithFormat:@"%d", arc4random() % 10]];
            NSLog(@"arry count is %lu",(unsigned long)array.count);
            [conditionLock unlockWithCondition:1];
            sleep(1);
        }
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        while (YES) {
            NSLog(@"condition 不相同, wait....");
            [conditionLock lockWhenCondition:1];
            [array removeObjectAtIndex:0];
            NSLog(@"arry remove object at index for zero");
            [conditionLock unlockWithCondition:0];
            sleep(1);
        }
    });

以上代碼執(zhí)行結(jié)果為：

2018-08-16 14:19:09.390035+0800 Looks[4082:324058] arry count is 1
2018-08-16 14:19:09.390044+0800 Looks[4082:324059] condition 不相同, wait....
2018-08-16 14:19:09.390216+0800 Looks[4082:324059] arry remove object at index for zero
2018-08-16 14:19:10.391602+0800 Looks[4082:324059] condition 不相同, wait....
2018-08-16 14:19:10.391551+0800 Looks[4082:324058] arry count is 1
2018-08-16 14:19:10.391967+0800 Looks[4082:324059] arry remove object at index for zero

特點(diǎn)：當(dāng)有加鎖解鎖條件時(shí)適用泡嘴。

NSCondition

也是經(jīng)常用且簡單的一種鎖，同樣遵循 NSLocking 協(xié)議逆济，實(shí)現(xiàn)了 lock 和 unlock 方法酌予。

- (void)wait;
- (BOOL)waitUntilDate:(NSDate *)limit;
- (void)signal;
- (void)broadcast;

wait：阻塞當(dāng)前線程，讓線程處于等待狀態(tài)奖慌，直到有線程信號(hào)抛虫，在調(diào)用此方法時(shí)，鎖必須是 lock 狀態(tài)简僧。
waitUntilDate：阻塞當(dāng)前線程建椰，讓線程處于等待狀態(tài)直到條件發(fā)出信號(hào)或達(dá)到指定的時(shí)間限制。在調(diào)用此方法時(shí)岛马，鎖必須是 lock 狀態(tài)棉姐。
signal：信號(hào)條件，喚醒一個(gè)等待線程啦逆∩【兀可以使用此方法喚醒正在等待條件的一個(gè)線程∠闹荆可以多次調(diào)用此方法以喚醒多個(gè)線程乃坤。如果沒有線程在等待條件，這個(gè)方法什么也不做沟蔑。
broadcast：信號(hào)條件湿诊，喚醒所有等待它的線程。如果沒有線程在等待條件溉贿，這個(gè)方法什么也不做枫吧。

    NSCondition *codition = [NSCondition new];
    NSMutableArray *array = [NSMutableArray new];
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        while (YES) {
            [codition lock];
            if (array.count == 0 ) {
                NSLog(@"wait ....");
                [codition wait];
            }
            [array removeObjectAtIndex:0];
            NSLog(@"array remove object index for zero");
            [codition unlock];
        }
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        while (YES) {
            [codition lock];
            [array addObject:[NSString stringWithFormat:@"%d",arc4random() % 10]];
            NSLog(@"array count is %lu",(unsigned long)array.count);
            [codition signal];
            [codition unlock];
            sleep(1);
        }
    });

以上代碼執(zhí)行的結(jié)果為：

2018-08-16 15:26:09.625351+0800 Looks[5145:383490] wait ....
2018-08-16 15:26:09.625543+0800 Looks[5145:383492] array count is 1
2018-08-16 15:26:09.625729+0800 Looks[5145:383490] array remove object index for zero
2018-08-16 15:26:09.626445+0800 Looks[5145:383490] wait ....
2018-08-16 15:26:10.629679+0800 Looks[5145:383492] array count is 1
2018-08-16 15:26:10.630167+0800 Looks[5145:383490] array remove object index for zero

特點(diǎn)：類似于 GCD 的信號(hào)量，但更直觀面向?qū)ο笥钌懈鼜?qiáng)的 wait 和 signal 操作性蛮原。

pthread_mutex

c 語言定義下的線程鎖宵距，其他好多鎖都是對(duì)他的封裝，也是性能相對(duì)最高的一個(gè)。

int pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * __restrict, const pthread_mutexattr_t * _Nullable __restrict);
int pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t *);
int pthread_mutex_trylock(pthread_mutex_t *);
int pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *);
int pthread_mutexattr_settype(pthread_mutexattr_t *, int);
int pthread_mutexattr_destroy(pthread_mutexattr_t *) __DARWIN_ALIAS(pthread_mutexattr_destroy);

c 語言下提供了很多有關(guān)的操作 API憔维，這里不多說，只列了常用這幾個(gè)地沮。

pthread_mutex_init：動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)鎖攀例，第二個(gè)參數(shù)，NULL 為默認(rèn)類型，一共用四種類型：

PTHREAD_MUTEX_NORMAL ：缺省類型唱逢，也就是普通鎖吴侦。當(dāng)一個(gè)線程加鎖以后，其余請(qǐng)求鎖的線程將形成一個(gè)等待隊(duì)列坞古，并在解鎖后先進(jìn)先出原則獲得鎖备韧。
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK ：檢錯(cuò)鎖，如果同一個(gè)線程請(qǐng)求同一個(gè)鎖痪枫，則返回 EDEADLK织堂，否則與普通鎖類型動(dòng)作相同。這樣就保證當(dāng)不允許多次加鎖時(shí)不會(huì)出現(xiàn)嵌套情況下的死鎖奶陈。
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE ：遞歸鎖易阳，允許同一個(gè)線程對(duì)同一個(gè)鎖成功獲得多次，并通過多次unlock 解鎖吃粒。
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT ：適應(yīng)鎖潦俺，動(dòng)作最簡單的鎖類型，僅等待解鎖后重新競爭声搁，沒有等待隊(duì)列黑竞。

還有一種靜態(tài)創(chuàng)建的方式：pthread_mutex_tmutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER static 或者全局變量。

pthread_mutexattr_settype：可以用來設(shè)置鎖的類型疏旨，比如遞歸鎖很魂。

    static pthread_mutex_t lock = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//    __block pthread_mutex_t lock;
//    pthread_mutex_init(&lock, PTHREAD_MUTEX_NORMAL);
    
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        pthread_mutex_lock(&lock);
        NSLog(@"操作1開始");
        sleep(3);
        NSLog(@"操作1結(jié)束");
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        sleep(1);
        pthread_mutex_lock(&lock);
        NSLog(@"操作2");
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    });

以上代碼執(zhí)行結(jié)果為：

2018-08-16 16:31:19.333924+0800 Looks[6291:445780] 操作1開始
2018-08-16 16:31:22.339330+0800 Looks[6291:445780] 操作1結(jié)束
2018-08-16 16:31:22.339820+0800 Looks[6291:445781] 操作2

特點(diǎn)：基于 c 語言的 API，性能相對(duì)是最好的檐涝，可操作性更強(qiáng)遏匆，但 API 較多。

OSSpinLock

OSSpinLock 自旋鎖谁榜，在線程阻塞等待的時(shí)候會(huì)一直輪詢狀態(tài)幅聘，這樣在等待的時(shí)候會(huì)消耗大量資源。不過有 bug窃植，已被棄用帝蒿，棄用原因?yàn)椋喝绻粋€(gè)低優(yōu)先級(jí)的線程獲得鎖并訪問共享資源，這時(shí)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的線程也嘗試獲得這個(gè)鎖巷怜，它會(huì)處于 spinlock 的忙等狀態(tài)從而占用大量 CPU葛超。此時(shí)低優(yōu)先級(jí)線程無法與高優(yōu)先級(jí)線程爭奪 CPU 時(shí)間，從而導(dǎo)致任務(wù)遲遲完不成延塑、無法釋放lock绣张。所以 apple 的停用了 OSSpinLock, 所以在這不在做過多的介紹。