iOS开发-多线程开发之线程安全篇

前言:一块资源可能会被多个线程共享,也就是多个线程可能会访问同一块资源,比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件和同一个方法等。因此当多个线程访问同一块资源时,很容易会发生数据错误及数据不安全等问题。因此要避免这些问题,我们需要使用“线程锁”来实现。

 

本文主要论述IOS创建锁的方法总结,如果大家对多线程编程技术这一块不熟悉,我建议你们先去看我的另一篇文章”iOS开发-多线程编程技术(Thread、Cocoa operations、GCD)

 

一、使用关键字

1)@synchronized(互斥锁)

优点:使用@synchronized关键字可以很方便地创建锁对象,而且不用显式的创建锁对象。

缺点:会隐式添加一个异常处理来保护代码,该异常处理会在异常抛出的时候自动释放互斥锁。而这种隐式的异常处理会带来系统的额外开销,为优化资源,你可以使用锁对象。

二、Object-C”语言

1)NSLock(互斥锁)

2)NSRecursiveLock(递归锁)

条件锁,递归或循环方法时使用此方法实现锁,可避免死锁等问题。

3)NSConditionLock(条件锁)

使用此方法可以指定,只有满足条件的时候才可以解锁。

4)NSDistributedLock(分布式锁)

在IOS中不需要用到,也没有这个方法,因此本文不作介绍,这里写出来只是想让大家知道有这个锁存在。

如果想要学习NSDistributedLock的话,你可以创建MAC OS的项目自己演练,方法请自行Google,谢谢。

三、C语言

1)pthread_mutex_t(互斥锁)

2)GCD-信号量(“互斥锁”)

3)pthread_cond_t(条件锁)

 

线程安全 —— 锁

一、使用关键字

1)@synchronized

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    @synchronized(person) {
        [person personA];
        [NSThread sleepForTimeInterval:3]; // 线程休眠3秒
    }
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    @synchronized(person) {
        [person personB];
    }
});

关键字@synchronized的使用,锁定的对象为锁的唯一标识,只有标识相同时,才满足互斥。如果线程B锁对象person改为self或其它标识,那么线程B将不会被阻塞。你是否看到@synchronized(self) ,也是对的。它可以锁任何对象,描述为@synchronized(anObj)。

 

二、Object-C语言

1)使用NSLock实现锁

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];
// 创建锁
NSLock *myLock = [[NSLock alloc] init];

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [myLock lock];
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    [myLock unlock];
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [myLock lock];
    [person personB];
    [myLock unlock];
}); 

程序运行结果:线程B会等待线程A解锁后,才会去执行线程B。如果线程Blockunlock方法去掉之后,则线程B不会被阻塞,这个和synchronized的一样,需要使用同样的锁对象才会互斥。

NSLock类还提供tryLock方法,意思是尝试锁定,当锁定失败时,不会阻塞进程,而是会返回NO。你也可以使用lockBeforeDate:方法,意思是在指定时间之前尝试锁定,如果在指定时间前都不能锁定,也是会返回NO

注意:锁定(lock)和解锁(unLock)必须配对使用

 

2)使用NSRecursiveLock类实现锁 

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];
// 创建锁对象
NSRecursiveLock *theLock = [[NSRecursiveLock alloc] init];

// 创建递归方法
static void (^testCode)(int);
testCode = ^(int value) {
    [theLock tryLock];
    if (value > 0)
    {
        [person personA];
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        testCode(value - 1);
    }
    [theLock unlock];
};

//线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    testCode(5);
});

//线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [theLock lock];
    [person personB];
    [theLock unlock];
});

如果我们把NSRecursiveLock类换成NSLock类,那么程序就会死锁。因为在此例子中,递归方法会造成锁被多次锁定(Lock),所以自己也被阻塞了。而使用NSRecursiveLock类,则可以避免这个问题。

 

3)使用NSConditionLock(条件锁)类实现锁:

使用此方法可以创建一个指定开锁的条件,只有满足条件,才能开锁。

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];
// 创建条件锁
NSConditionLock *conditionLock = [[NSConditionLock alloc] init];

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [conditionLock lock];
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    [conditionLock unlockWithCondition:10];
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [conditionLock lockWhenCondition:10];
    [person personB];
    [conditionLock unlock];
});

线程A使用的是lock方法,因此会直接进行锁定,并且指定了只有满足10的情况下,才能成功解锁。

unlockWithCondition:方法,创建条件锁,参数传入“整型”。lockWhenCondition:方法,则为解锁,也是传入一个“整型”的参数。

 

三、C语言

1)使用pthread_mutex_t实现锁

注意:必须在头文件导入:#import <pthread.h>

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 创建锁对象
__block pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    [person personB];
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

实现效果和上例的相一致

  

2)使用GCD实现(信号量)

GCD提供一种信号的机制,使用它我们可以创建“锁”(信号量和锁是有区别的,具体请自行百度)。

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 创建并设置信量
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    [person personB];
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

效果也是和上例介绍的相一致。

我在这里解释一下代码。dispatch_semaphore_wait方法是把信号量加1,dispatch_semaphore_signal是把信号量减1。

我们把信号量当作是一个计数器,当计数器是一个非负整数时,所有通过它的线程都应该把这个整数减1。如果计数器大于0,那么则允许访问,并把计数器减1。如果为0,则访问被禁止,所有通过它的线程都处于等待的状态。

 

3)使用POSIX(条件锁)创建锁

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 创建互斥锁
__block pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
// 创建条件锁
__block pthread_cond_t cond;
pthread_cond_init(&cond, NULL);

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    [person personA];
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    [person personB];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

效果:程序会首先调用线程B,在5秒后再调用线程A。因为在线程A中创建了等待条件锁,线程B有激活锁,只有当线程B执行完后会激活线程A。

pthread_cond_wait方法为等待条件锁。

pthread_cond_signal方法为激动一个相同条件的条件锁。

 

 

简单总结:

一般来说,如果项目不大,我们都会偷点懒,直接使用关键字@synchronized建立锁,懒人方法。其次可以使用苹果提供的OC方法,最后才会去使用C去建立锁。

 

 

 

 

本文参考文章:

iOS多线程开发(四)---线程同步

Objective-C中不同方式实现锁(一)

信号量与互斥锁

 

 

 


博文作者:GarveyCalvin

博文出处:http://www.cnblogs.com/GarveyCalvin/

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posted @ 2015-02-10 14:15  GarveyCalvin  阅读(...)  评论(...编辑  收藏