iOS多線程中的各種鎖操作

我們?cè)谄綍r(shí)的開發(fā)過程中可能會(huì)遇到多個(gè)線程并發(fā)同時(shí)訪問同一資源的情況，例如數(shù)據(jù)庫的存取操作，或者是文件的讀寫操作，像這種多個(gè)線程同時(shí)訪問同一資源就會(huì)容易產(chǎn)生資源競(jìng)爭(zhēng)袭厂，導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)亂的問題，解決這種問題我們一般會(huì)選擇使用線程同步技術(shù)球匕，也就是對(duì)這同一資源進(jìn)行加鎖解鎖操作纹磺，iOS中的鎖主要有以下幾種：

OSSpinLock(在iOS10已經(jīng)廢棄了)
os_unfair_lock
pthread_mutex_t
pthread_cond_t
NSLock
NSConditionLock
@synchronized
dispatch_semaphore_t：信號(hào)量也可以作為鎖來使用
dispatch_sync(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)：使用串行同步隊(duì)列也可以作為鎖來使用

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下面我們就逐一對(duì)上面列出的鎖進(jìn)行簡單地使用示例說明

OSSpinLock基本用法：

@interface OSSpinLockDemo ()

@property (nonatomic, assign) OSSpinLock ossLock;
@end

@implementation OSSpinLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
            // 初始化自旋鎖
        _ossLock = OS_SPINLOCK_INIT;
    }
    return self;
}

- (void)test {
    
    // 加鎖
    OSSpinLockLock(&_ossLock);
    
    // 需要加鎖的代碼放在加鎖和解鎖語句中間，例如下面的NSLog打印
    NSLog(@"加鎖代碼");
    
    // 解鎖
    OSSpinLockUnlock(&_ossLock);
}
@end

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os_unfair_lock基本用法：

@interface OSUnfairLockDemo ()

@property (nonatomic, assign) os_unfair_lock lock;
@end

@implementation OSUnfairLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        // 初始化鎖
        _lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
    }
    return self;
}

- (void)test {
    // 加鎖
    os_unfair_lock_lock(&_lock);
    
    // 需要加鎖的代碼
    
    // 解鎖
    os_unfair_lock_unlock(&_lock);
}
@end

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pthread_mutex_t基本用法：

@interface pthreadMutexLockDemo ()
    
@property (nonatomic, assign) pthread_mutex_t mutex;
@end

@implementation pthreadMutexLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        // 初始化屬性
//        pthread_mutex_t attr;
//        pthread_mutexattr_init(&attr);
            // PTHREAD_MUTEX_DEFAULT：是普通互斥鎖
            // PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE：遞歸鎖
//        pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_DEFAULT);
//
//        // 初始化鎖
//        pthread_mutex_init(&_mutex, &attr);
//
//        // 銷毀屬性
//        pthread_mutexattr_destroy(&attr);
        
        // 最簡單的初始化方式是第二個(gè)參數(shù)直接填NULL即可
        pthread_mutex_init(&_mutex, NULL);
    }
    return self;
}

- (void)test {
    // 加鎖
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
    
    // 需要加鎖的代碼
    
    // 解鎖
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

- (void)dealloc {
    // 銷毀鎖
    pthread_mutex_destroy(&_mutex);
}
@end

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pthread_cond_t基本使用：

@interface pthreadMutexConditionLockDemo ()
    
@property (nonatomic, assign) pthread_mutex_t mutex;
@property (nonatomic, assign) pthread_cond_t con;
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *data;
@end

@implementation pthreadMutexConditionLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        // pthread_mutex_init 第二個(gè)參數(shù)可以參NULL
        pthread_mutex_init(&_mutex, NULL);
        pthread_cond_init(&_con, NULL);
        
        _data = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)test {
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(remove) object:nil] start];
    
    sleep(2);
    
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(add) object:nil] start];
}

- (void)remove {
    // 加鎖
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
    
    if (!self.data.count) {
        // 線程等待
        pthread_cond_wait(&_con, &_mutex);
    }
    
    [self.data removeLastObject];
    NSLog(@"刪除元素");
    
    // 解鎖
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

- (void)add {
    // 加鎖
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
    
    [self.data addObject:@"111"];
    NSLog(@"添加元素");
    
    // 喚醒等待的線程
    pthread_cond_signal(&_con);
    
    // 解鎖
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

- (void)dealloc {
    pthread_mutex_destroy(&_mutex);
    pthread_cond_destroy(&_con);
}
@end

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NSLock基本用法：

@interface NSLockDemo ()

@property (nonatomic, strong) NSLock *lock;
@end

@implementation NSLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
            // 初始化鎖
        _lock = [[NSLock alloc] init];
    }
    return self;
}

- (void)test {
     // 加鎖
    [self.lock lock];
    
    // 加鎖的代碼
    
    // 解鎖
    [self.lock unlock];
}
@end

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NSConditionLock：基本用法

@interface NSConditionLockDemo ()
    
@property (nonatomic, strong) NSConditionLock *conLock;
@end

@implementation NSConditionLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        // 初始化鎖
        _conLock = [[NSConditionLock alloc] initWithCondition:1];
    }
    return self;
}

- (void)test {
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(remove) object:nil] start];
    
    sleep(2);
    
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(add) object:nil] start];
}

- (void)remove {
    // 加鎖
    [self.conLock lockWhenCondition:1];
    
    NSLog(@"刪除元素");
    
    // 解鎖
    [self.conLock unlockWithCondition:2];
}

- (void)add {
    // 加鎖
    [self.conLock lockWhenCondition:2];
    
    NSLog(@"添加元素");

    // 解鎖
    [self.conLock unlock];
}
@end

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@synchronized基本用法：

@implementation synchronizedLockDemo

- (void)test {
    // 根據(jù)傳遞的slef生成對(duì)應(yīng)的鎖亮曹，傳入不同的對(duì)象生成不同的鎖橄杨，底層是mutex 遞歸鎖
    @synchronized (self) {
        // 需要加鎖的代碼
    }
}
@end

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dispatch_semaphore_t基本用法：

@interface semaphoneLockDemo ()

@property (nonatomic, strong) dispatch_semaphore_t semaphone;
@end

@implementation semaphoneLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
            // 初始化信號(hào)量秘症，1表示同時(shí)只能有1個(gè)線程來執(zhí)行任務(wù)
        _semaphone = dispatch_semaphore_create(1);
    }
    return self;
}

- (void)test {
    for (NSInteger i = 0; i < 20; i ++) {
        [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(doTask) object:nil] start];
    }
}

- (void)doTask {
    
    // 如果信號(hào)量的值>0，信號(hào)量的值就-1式矫，然后執(zhí)行后面的代碼乡摹，DISPATCH_TIME_FOREVER：一直等
    // 如果信號(hào)量的值<=0，此時(shí)就進(jìn)入休眠采转，等待信息量的值變成>0
    dispatch_semaphore_wait(self.semaphone, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    
    sleep(2);
    NSLog(@"1212");
    
    // 讓信號(hào)量的值+1
    dispatch_semaphore_signal(self.semaphone);
}
@end

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dispatch_sync(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)基本用法：

@interface SerialQueueLockDemo ()

@property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t ticketQueue;
@end

@implementation SerialQueueLockDemo

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        _tickeetQueue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    }
    return self;
}

- (void)test {
    dispatch_sync(self.tickeetQueue, ^{
        // 加鎖的代碼
    });
}
@end

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上面我們列舉了iOS中的幾種鎖聪廉，但是有的鎖已經(jīng)廢棄了，有的鎖性能上存在些問題故慈，那么我們?cè)谄綍r(shí)的開發(fā)中會(huì)選用哪種鎖來使用比較合適尼板熊，這里根據(jù)大量的三方框架和蘋果底層框架中使用到的鎖的情況來看，NSLock察绷，pthread_mutex干签，dispatch_semaphore是出現(xiàn)頻次最多的

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上面我們介紹的這些鎖對(duì)于多個(gè)異步線程同時(shí)訪問同一資源時(shí)，使用這些鎖來進(jìn)行線程同步確實(shí)是可以解決問題拆撼，但是如果我們是對(duì)文件進(jìn)行讀寫操作容劳，這時(shí)上面的鎖就不太適合使用了，因?yàn)槲募x寫操作的特點(diǎn)是可以同時(shí)讀情萤，但是不能同時(shí)寫，也不能在讀的時(shí)候進(jìn)行寫操作摹恨，也不能在寫的時(shí)候進(jìn)行讀操作筋岛，所以就有了下面的兩種專門處理文件讀寫操作的鎖：

pthread_rwlock_t
dispatch_barrier_async：異步柵欄也可以解決文件讀寫操作

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pthread_rwlock_t基本用法：

@interface pthread_rwlockDemo ()

@property (nonatomic, assign) pthread_rwlock_t rwlock;
@end

@implementation pthread_rwlockDemo

- (void)test {
    // 初始化鎖
    pthread_rwlock_init(&_rwlock, NULL);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i++) {
        
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            [self read];
        });
        
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            [self write];
        });
    }
}

- (void)read {
    
    // 讀加鎖
    pthread_rwlock_rdlock(&_rwlock);
    
    sleep(1);
    
    NSLog(@"開始讀");
    
    // 解鎖
    pthread_rwlock_unlock(&_rwlock);
}

- (void)write {
    // 寫加鎖
    pthread_rwlock_wrlock(&_rwlock);
    
    sleep(1);
    
    NSLog(@"開始寫");
    
    // 解鎖
    pthread_rwlock_unlock(&_rwlock);
}

- (void)dealloc {
    // 銷毀鎖
    pthread_rwlock_destroy(&_rwlock);
}
@end

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dispatch_barrier_async：基本用法：

@interface dispatch_barrier_asyncDemo ()

@property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;
@end

@implementation dispatch_barrier_asyncDemo

- (void)test {
    // 創(chuàng)建一個(gè)并發(fā)隊(duì)列，注意：這里使用dispatch_barrier_async只能使用`dispatch_queue_create`創(chuàng)建一個(gè)并發(fā)隊(duì)列晒哄，不能使用全局并發(fā)隊(duì)列
    self.queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        [self read];
        [self read];
        [self read];
        [self read];
        [self write];
    }
}

- (void)read {
    dispatch_async(self.queue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"開始讀");
    });
}

- (void)write {
    dispatch_barrier_async(self.queue, ^{
        // 開始加鎖
        sleep(1);
        NSLog(@"開始寫");
    });
}
@end

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講解示例Demo地址：https://github.com/guangqiang-liu/09.1-ThreadLock

iOS多線程中的各種鎖操作

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