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标题: iOS的多线程安全隐患与线程同步方案(1),面试必备知识点 [打印本页]

作者: 半亩花草    时间: 2024-11-22 05:43
标题: iOS的多线程安全隐患与线程同步方案(1),面试必备知识点
先自我介绍一下,小编浙江大学毕业,去过华为、字节跳动等大厂,目前阿里P7
深知大多数步伐员,想要提拔技能,往往是自己探索成长,但自己不成体系的自学效果低效又漫长,而且极易碰到天花板技术停滞不前!
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正文

4、需要导入头文件#import <libkern/OSAtomic.h>。

2.2、os_unfair_lock 互斥锁

1、os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock ,从iOS10开始才支持。
2、从底层调用看,等待os_unfair_lock锁的线程会处于休眠状态,并非忙等。
3、需要导入头文件#import <os/lock.h>。

2.3、pthread_mutex

1、mutex叫做”互斥锁”,等待锁的线程会处于休眠状态。
2、需要导入头文件#import <pthread.h>。
2.3.1、pthread_mutex - 普通锁

  1. // 初始化锁的属性
  2. pthread_mutexattr_t attr;
  3. pthread_mutexattr_init(&attr);
  4. /**
  5. * @param attr:参数
  6. * @param type:锁的类型,传NULL也是默认
  7. */
  8. pthread_mutexattr_settype(&attr,PTHREAD_MUTEX_NORMAL);
  9. //锁的类型
  10. #define PTHREAD_MUTEX_NORMAL 0 // 普通锁
  11. #define PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK 1 // 检测错误的锁
  12. #define PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 2  // 递归锁
  13. #define PTHREAD_MUTEX_DEFAULT PTHREAD_MUTEX_NORMAL
  14. // 初始化锁
  15. pthread_mutex_t mutex;
  16. pthread_mutex_init(&mutex,&attr);
  17. // 尝试加锁
  18. pthread_mutex_trylock(&mutex);
  19. // 加锁
  20. pthread_mutex_lock(&mutex);
  21. // 解锁
  22. pthread_mutex_unlock(&mutex);
  23. // 销毁相关资源
  24. pthread_mutexattr_destroy(&attr);
  25. pthread_mutex_destroy(&mutex);
复制代码
2.3.2、pthread_mutex – 条件锁

  1.     // 初始化属性
  2.     pthread_mutexattr_t attr;
  3.     pthread_mutexattr_init(&attr);
  4.     // NULL代表默认属性
  5.     pthread_mutexattr_settype(&attr, NULL);
  6.     // 初始化锁
  7.     pthread_mutex_t mutex;
  8.     pthread_mutex_init(&mutex, &attr);
  9.     // 销毁属性
  10.     pthread_mutexattr_destroy(&attr);
  11.    
  12.     // 初始化条件
  13.     pthread_cond_t cond;
  14.     pthread_cond_init(&cond, NULL);
  15.    
  16.     // 等待条件(进入休眠,放开mutex锁;被唤醒后,会再次对mutex加锁)
  17.     pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
  18.     // 激活一个等待该条件的线程
  19.     pthread_cond_signal(&cond);
  20.     // 激活所有等待该条件的线程
  21.     pthread_cond_boradcast(&cond);
  22.    
  23.     // 销毁相关资源
  24.     pthread_mutex_destroy(&mutex);
  25.     pthread_cond_destroy(&cond);
复制代码
适用案例:生产-消耗模式
2.3.3、pthread_mutex – 递归锁

如果线程1已经对这把锁进行加锁了,线程2也调用发现这把锁被别的线程加锁了,所以线程2就不能加锁,线程2就会在这里等待。
  1.     // 初始化这把锁带有的属性
  2.     pthread_mutexattr_t attr;
  3.     pthread_mutexattr_init(&attr);
  4.     // 设置这把锁属性的类型:
  5.     // PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE递归锁,允许同一个线程对同一把锁进行重复加锁
  6.     pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
  7.    
  8.     // 初始化锁
  9.     pthread_mutex_t mutex;
  10.     pthread_mutex_init(mutex, &attr);
  11.    
  12.     // 销毁属性
  13.     pthread_mutexattr_destroy(&attr);
  14.     // 销毁锁
  15.     pthread_mutex_destroy(&mutex);
复制代码
2.3.4、NSLock、NSRecursiveLock

1、NSLock是对mutex普通锁的封装。
2、NSRecursiveLock是对mutex递归锁的封装,API跟NSLock基本一致。
2.3.5、NSCondition、NSConditionLock

1、NSCondition是对条件锁(mutex和cond)的封装。

2、NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装,可以设置具体的条件值

  1. @interface Demo()
  2. @property (strong, nonatomic) NSConditionLock *conditionLock;
  3. @end
  4. @implementation Demo
  5. - (instancetype)init {
  6.     if (self = [super init]) {
  7.         self.conditionLock = [[NSConditionLock alloc] initWithCondition:1];
  8.     }
  9.     return self;
  10. }
  11. - (void)test {
  12.                 // 1、当首个加锁触发没有添加条件时,那么在初始化的时候,不管设置什么条件,都能正常执行
  13.     [self.conditionLock lock];
  14.     // 2、如果有加条件,那么必须跟设置的条件匹配
  15.     // [self.conditionLock lockWhenCondition:1];
  16.    
  17.     NSLog(@"test");
  18.     sleep(1);
  19.    
  20.     [self.conditionLock unlockWithCondition:2];
  21. }
  22. @end
复制代码
2.4、dispatch_semaphore 信号量

1、semaphore叫做”信号量”。
2、信号量的初始值,可以用来控制线程并发访问的最大数量。
3、信号量的初始值为1,代表同时只答应1条线程访问资源,包管线程同步。
  1.                 // 信号量初始值
  2.     int value = 5;
  3.     // 初始化信号量
  4.     dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(value);
  5.     /**
  6.      * 1、如果信号量的值 > 0,就让信号量的值减1,然后继续往下执行代码
  7.      * 2、如果信号量的值 <= 0,就会休眠等待,直到信号量的值变成 > 0,就让信号量的值减1,然后继续往下执行代码
  8.      */
  9.     dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
  10.     // 让信号量的值加1
  11.     dispatch_semaphore_signal(semaphore);
复制代码
2.4、dispatch_queue

直接利用GCD的串行队列,也是可以实现线程同步。
  1. @interface Demo()
  2. @property (strong, nonatomic) dispatch_queue_t myQueue;
  3. @end
  4. @implementation Demo
  5. - (instancetype)init {
  6.     if (self = [super init]) {
  7.         self.myQueue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  8.     }
  9.     return self;
  10. }
  11. - (void)test1 {
  12.     dispatch_sync(self.myQueue, ^{
  13.         NSLog(@"%s",__func__);
  14.     });
  15. }
  16. - (void)test2 {
  17.     dispatch_sync(self.myQueue, ^{
  18.         NSLog(@"%s",__func__);
  19.     });
  20. }
  21. @end
复制代码
2.5、@synchronized(不推荐)

1、@synchronized是对mutex递归锁的封装。
2、源码查看:objc4中的objc-sync.mm文件。
3、@synchronized(obj)内部会生成obj对应的递归锁,然后进行加锁、解锁操纵。

2.6、atomic 原子性(不推荐)

1、atomic用于包管属性setter、getter的原子性操纵,相当于在getter和setter内部加了线程同步的锁。
2、可以参考源码objc4的objc-accessors.mm。
3、不能包管利用属性的过程是线程安全的。
2.7、读写安全

场景:
   1、同一时间,只能有1个线程进行写的操纵
    2、同一时间,答应有多个线程进行读的操纵
    3、同一时间,不答应既有写的操纵,又有读的操纵
  上面的场景就是典型的 “多读单写”,常常用于文件等数据的读写操纵,iOS中的实现方案有:
   1、pthread_rwlock:读写锁
    2、dispatch_barrier_async:异步栅栏调用
  2.7.1、pthread_rwlock_t - 读写锁

读写锁:是计算机步伐并发控制的一种同步机制,用于解决读写问题。
读写锁答应并行读、串行写。与互斥锁的一次只有一个线程实行操纵相比,性能更高。比如构建缓存体系,将网络资源写入缓存,后期从缓存读取资源。缓存体系必须线程安全,答应并行读取,串行写入(又称多读单写)。
  1.     // 初始化锁
  2.     pthread_rwlock_t lock;
  3.     pthread_rwlock_init(&lock, NULL);
  4.    
  5.     // 读 - 加锁
  6.     pthread_rwlock_rdlock(&lock);
  7.     // 读 - 尝试加锁
  8.     pthread_rwlock_tryrdlock(&lock);
  9.    
  10.     // 写 - 加锁
  11.     pthread_rwlock_wrlock(&lock);
  12.     // 写 - 尝试加锁
  13.     pthread_rwlock_trywrlock(&lock);
  14.    
  15.     // 解锁
  16.     pthread_rwlock_unlock(&lock);
  17.     // 毁锁
  18.     pthread_rwlock_destroy(&lock);
复制代码
2.7.2、dispatch barrier - 异步栅栏

在保护临界区域时,GCD 提供了 dispatch barrier。当实行 barrier 任务时,队列中所有其他任务都会等待。没有实行 barrier 任务时,其他任务并行实行。

代码示例:
[code]
#import "ViewController.h"

#import <pthread.h>



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