【iOS多线程（四）】线程安全+13种锁

线程安全+13种锁

- 线程安全
- 1. 为什么要线程安全
- - 出现线程安全的原理
  - 解决方法
- 2. 自旋锁和互斥锁
- - 自旋锁(Spin lock)
  - 互斥锁
  - 两种锁的加锁原理
  - 对比
  - 两种锁的应用
- 3. 13种锁
- - 1. OSSpinLock (已弃用）
  - 2. os_unfair_lock
  - 3.pthread_mutex
- 4. NSLock
- 5. NSRecursiveLock
- 6. NSCondition
- 7. NSConditionLock
- 8.dispatch_semaphore
- 9. dispatch_queue
- 10. @synchronized
- 11. atomic
- 12. pthread_rwlock：读写锁
- 13. dispatch_barrier_async
锁的性能比较

线程安全

为什么要线程安全
自旋锁和互斥锁
锁的类型（13种锁）
1. OSSpinLock
2. os_unfair_lock
3. pthread_mutex
4. dispatch_semaphore
5. dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
6. NSLock
7. NSRecursiveLock
8. NSCondition
9. NSConditionLock
10. @synchronized
11. pthread_rwlock
12. dispatch_barrier_async
13. atomic
锁的性能比较

1. 为什么要线程安全

多个线程访问同一块资源的时候，很容易引发数据混乱，一个大家都喜欢拿来举的例子就是卖火车票，今天我使用这个案例，假设有100张票，同时开5个窗口卖票，看看结果如何


//卖票演示
- (void)ticketTest{
    self.ticketsCount = 50;
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                [self sellingTickets];
            }
        });
    }

}
//卖票
- (void)sellingTickets{
    int oldMoney = self.ticketsCount;
    sleep(.2);
    oldMoney -= 1;
    self.ticketsCount = oldMoney;

    NSLog(@"当前剩余票数-> %d", oldMoney);
}

在这里插入图片描述

正常情况下我有50张票，然后卖了50次，剩余票数应该为0，但是打印结果是3，所以这里就存在了线程安全问题。

出现线程安全的原理

在这里插入图片描述

出现线程安全的原因就是在同一个时间，多个线程同时读取一个值，像线程A和B同时读取了当前票数为10，等于是卖了两张票，但是总票数其实就减少了一张。

解决方法

使用线程同步计数，按照预定的先后次序依次进行，常见的线程同步计数就是加锁

在这里插入图片描述

2. 自旋锁和互斥锁

自旋锁(Spin lock)

自旋锁与互斥锁有点类似，只是自旋锁不会引起调用者睡眠，如果自旋锁已经被别的执行单元保持，调用者就会一直循环在那里看是否该自旋锁的保持者已经释放了锁（轮询），“自旋”一词就是因此而得名。其作用是为了解决某项资源的互斥使用。因为自旋锁不会引起调用者睡眠，所以自旋锁的效率远高于互斥锁。虽然它的效率比互斥锁高，单一它也有些不足之处：

自旋锁会一直占用CPU，他在未获得锁的情况下，一直运行 — 自旋，所以占用着CPU，如果不能在很短时间内获得锁，这无疑会使CPU效率降低
在用自旋锁时很可能造成死锁，当递归调用时有可能造成死锁，调用有些其他函数也可能造成死锁，如copy_to_user()、copy_from_user()、kmalloc()等。因此我们要慎重使用自旋锁，自旋锁只有在内核抢占式或SMP等情况下才真正需要，在单CPU且不可抢占式的内核下，自旋锁的操作为空。自旋锁适用于锁保持着保持锁时间比较短的情况下。

互斥锁

互斥锁属于sleep-waiting类型的锁。例如在一个双核的机器上有两个线程（线程A和线程B），它们分别运行在Core0和Core1上（Core是处理器核心）。假设线程A想要通过pthread_mutex_lock操作去得到一个临界区的锁，而此时这个锁正在被线程B锁持有，那么线程A就会被阻塞（blocking），Core0会在此时进行上下文切换（Contex Switch）将线程A置于等待队列中，此时Core0就可以运行其他的任务（例如另一个线程C）而不必进行忙等待。而自旋锁则不然，它属于busy-waiting类型的锁，如果线程A是使用pthread_spin_lock操作去请求锁，那么线程A就会一直在Core0上进行忙等待，并不停的动进行锁清秋，直到得到这个锁为止。互斥锁用于持锁时间比较长的操作

两种锁的加锁原理

互斥锁：线程会从sleep（加锁）-> running（解锁），过程中有上下文的切换，cpu的抢占，信号的发送等开销。
自旋锁：线程一直是running（加锁->解锁），死循环检测锁的标志位（轮询），机制不复杂。

对比

互斥锁的起始原始开销要高于自旋锁，但是基本是一劳永逸，临界区持锁时间的大小并不会对互斥锁的开销造成影响，而自旋锁是死循环检测，加锁全程消耗cpu。起始开销虽然低于互斥锁，但随着持锁时间编程，加锁的开销是线程增长。

两种锁的应用

临界区 ：临界区是一段访问共享资源的代码，在同一时刻只能有一个线程/进程进入执行。如果有多个线程/进程同时进入，可能会导致数据竞争和不一致的问题。

互斥锁 ：用于临界区持锁时间比较长的操作，比如下面这些情况都可以考虑

1. 临界区有IO操作
1. 临界区代码复杂或者循环量大
1. 临界区竞争非常激烈
1. 单核处理器

自旋锁：就主要用于临界区持锁时间非常短且CPU资源不紧张的情况下，自旋锁一般用于多核的处理器。

3. 13种锁

1. OSSpinLock (已弃用）

OSSpinLock叫做“自旋锁”，使用时需要导入头文件#import <libkern/OSAtomic.h>


//初始化
OSSpinLock lock = OS_SPINLOCK_INIT;
//加锁
OSSpinLockLock(&lock);
//解锁
OSSpinLockUnlock(&lock);

OSSpinLock在iOS10.0以后就被弃用了，可以使用os_unfair_lock_lock替代。而且还有一些安全性问题，
不再安全的OSSpinLock

2. os_unfair_lock

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


//初始化
os_unfair_lock lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
//加锁
os_unfair_lock_lock(&lock);
//解锁
os_unfair_lock_unlock(&lock);

demo


#import "os_unfair_lockDemo.h"
#import <os/lock.h>
@interface os_unfair_lockDemo()
@property (assign, nonatomic) os_unfair_lock ticketLock;
@end

@implementation os_unfair_lockDemo
- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        self.ticketLock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
    }
    return self;
}


//卖票
- (void)sellingTickets{
    os_unfair_lock_lock(&_ticketLock);

    [super sellingTickets];

    os_unfair_lock_unlock(&_ticketLock);
}
@end

3.pthread_mutex

mutex叫做“互斥锁”，等待锁的线程会处于休眠状态。需要导入头文件#import <pthread.h>
使用步骤：

初始化锁的属性


pthread_mutexattr_t attr;  // 定义一个（锁的）属性 
pthread_mutexattr_init(&attr); // 初始化这个属性 
pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE); // 设置属性类型 

/*
* Mutex type attributes
*/
#define PTHREAD_MUTEX_NORMAL        0  //默认互斥锁 
#define PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK    1  //这种类型互斥锁提供了错误检查功能  
#define PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE     2  // 支持递归的互斥锁 
#define PTHREAD_MUTEX_DEFAULT        PTHREAD_MUTEX_NORMAL

1. PTHREAD_MUTEX_NORMAL:
  - 这是 POSIX 互斥锁的默认类型。
  - 当一个线程尝试获取已被另一个线程持有的锁时,该线程会阻塞。
  - 如果一个线程尝试重复获取已被自己持有的锁,行为是未定义的。这可能会导致死锁。
1. PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK:
  - 这种类型的互斥锁提供了错误检查功能。
  - 当一个线程尝试获取已被自己持有的锁时,该函数会返回一个错误。
  - 这有助于避免因重复获取同一锁而导致的死锁问题。
1. PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE:
  - 这种类型的互斥锁支持递归获取。
  - 当一个线程已经持有该锁时,它可以再次获取该锁而不会被阻塞。
  - 线程需要释放同等次数的锁,才能使得该锁完全释放。
1. PTHREAD_MUTEX_DEFAULT:
  - 这是互斥锁的默认类型,等同于 PTHREAD_MUTEX_NORMAL。
  - 当没有显式指定互斥锁类型时,系统会使用这种默认类型。

（用属性）初始化锁


// 初始化锁
pthread_mutex_init(mutex, &attr);

初始化锁结束以后，销毁属性


// 销毁属性
pthread_mutexattr_destroy(&attr);

加锁解锁


pthread_mutex_lock(&_mutex);
pthread_mutex_unlock(&_mutex);

销毁锁


pthread_mutex_destroy(&_mutex);

备注：我们可以不初始化属性，在传属性的时候直接传NULL，表示使用默认属性PTHREAD_MUTEX_NORMAL。
pthread_mutex_init(mutex, NULL);

具体代码


#import "pthread_mutexDemo.h"
#import <pthread.h>
@interface pthread_mutexDemo()
@property (assign, nonatomic) pthread_mutex_t ticketMutex;
@end

@implementation pthread_mutexDemo

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        // 初始化属性
        pthread_mutexattr_t attr;
        pthread_mutexattr_init(&attr);
        pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_DEFAULT);
        // 初始化锁
        pthread_mutex_init(&(_ticketMutex), &attr);
        // 销毁属性
        pthread_mutexattr_destroy(&attr);
    }
    return self;
}

//卖票
- (void)sellingTickets{
    pthread_mutex_lock(&_ticketMutex);

    [super sellingTickets];

    pthread_mutex_unlock(&_ticketMutex);
}
@end

死锁：我们稍微修改一下代码


//卖票
- (void)sellingTickets{
    pthread_mutex_lock(&_ticketMutex);
    [super sellingTickets];
    [self sellingTickets2];
    pthread_mutex_unlock(&_ticketMutex);
}


- (void)sellingTickets2{
    pthread_mutex_lock(&_ticketMutex);
    NSLog(@"%s",__func__);
    pthread_mutex_unlock(&_ticketMutex);
}

在这里插入图片描述

上面的代码就会造成线程死锁。由于 _ticketMutex已经被当前线程持有，根据 PTHREAD_MUTEX_NORMAL 类型的锁语义, 当线程再次尝试获取已被自己持有的锁时,会发生死锁。

解决方法：

1. 使用的pthread_mutex_t的属性PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE

PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE递归锁：允许同一个线程对同一把锁进行重复加锁。
要考重点同一个线程和同一把锁

1. 在方法sellingTickets2中重新再创建一把新的锁，两个方法的锁对象不同，就不会造成线程死锁了。(也就是不使用同一把锁）
1. 让方法sellingTickets2在另一个线程上运行。(不在同一个线程加锁)。但是这样会导致代码逻辑与之前不同了。


- (void)__saleTicket {
    pthread_mutex_lock(&_ticketMutex);
    [super __saleTicket];
    [self performSelectorInBackground:@selector(__saleTicket2) withObject:nil];
    pthread_mutex_unlock(&_ticketMutex);
}

- (void)__saleTicket2 {
    pthread_mutex_lock(&_ticketMutex);
    NSLog(@"%s", __func__);
    pthread_mutex_unlock(&_ticketMutex);
}

在这里插入图片描述

条件


// 初始化属性
pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutexattr_init(&attr);
pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
// 初始化锁
pthread_mutex_init(&_mutex, &attr);
// 销毁属性
pthread_mutexattr_destroy(&attr);

// 初始化条件
pthread_cond_t condition
pthread_cond_init(&_cond, NULL);

// 等待条件
pthread_cond_wait(&_cond, &_mutex);

//激活一个等待该条件的线程
pthread_cond_signal(&_cond);
//激活所有等待该条件的线程
pthread_cond_broadcast(&_cond);

//销毁资源
pthread_mutex_destroy(&_mutex);
pthread_cond_destroy(&_cond);

使用案例：假设我们有一个数组，里面有两个线程，一个是添加数组，一个是删除数组，我们先调用删除数组，再调用添加数组，但是在数组为空的时候不调用删除数组。


#import "pthread_mutexDemo1.h"
#import <pthread.h>

@interface pthread_mutexDemo1()
@property (assign, nonatomic) pthread_mutex_t mutex;
@property (assign, nonatomic) pthread_cond_t cond;
@property (strong, nonatomic) NSMutableArray *data;
@end

@implementation pthread_mutexDemo1

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        // 初始化属性
        pthread_mutexattr_t attr;
        pthread_mutexattr_init(&attr);
        pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
        // 初始化锁
        pthread_mutex_init(&_mutex, &attr);
        // 销毁属性
        pthread_mutexattr_destroy(&attr);

        // 初始化条件
        pthread_cond_init(&_cond, NULL);

        self.data = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)otherTest
{
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__remove) object:nil] start];

    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__add) object:nil] start];
}

// 线程1
// 删除数组中的元素
- (void)__remove
{
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
    NSLog(@"__remove - begin");

    if (self.data.count == 0) {
        // 等待
        pthread_cond_wait(&_cond, &_mutex);
    }

    [self.data removeLastObject];
    NSLog(@"删除了元素");

    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

// 线程2
// 往数组中添加元素
- (void)__add
{
    pthread_mutex_lock(&_mutex);

    sleep(1);

    [self.data addObject:@"Test"];
    NSLog(@"添加了元素");

    // 激活一个等待该条件的线程
    pthread_cond_signal(&_cond);

    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

- (void)dealloc
{
    pthread_mutex_destroy(&_mutex);
    pthread_cond_destroy(&_cond);
}

pthread_cond_wait(&_cond, &_mutex):
- 作用:
  - 该函数用于当前线程等待一个条件变量 (_cond) 的信号。
  - 在调用该函数时,当前线程会释放关联的互斥锁 (_mutex),并进入休眠状态,直到另一个线程发出条件变量的信号。
- 用法:
  - 在调用该函数之前,必须先获取关联的互斥锁 (_mutex)。
  - 当条件变量被信号唤醒时,线程会重新获取互斥锁 (_mutex),然后继续执行后续的代码。
pthread_cond_signal(&_cond):
- 作用:
  - 该函数用于向一个条件变量 (_cond) 发出信号,通知等待该条件变量的一个线程可以继续执行。
  - 如果有多个线程正在等待该条件变量,则只唤醒其中一个线程。
- 用法:
  - 通常在完成某些操作后,或者满足某些条件时,使用该函数向等待的线程发出信号。
  - 在调用该函数之前,必须先获取关联的互斥锁 (_mutex)。

4. NSLock

NSLock是对mutex普通锁的封装。pthread_mutex_init(mutex, NULL);

NSLock 遵循 NSLocking 协议。lock 方法是加锁，unlock 是解锁，tryLock 是尝试加锁，如果失败的话返回 NO，lockBeforeDate: 是在指定Date之前尝试加锁，如果在指定时间之前都不能加锁，则返回NO。


@protocol NSLocking
- (void)lock;
- (void)unlock;
@end

@interface NSLock : NSObject <NSLocking> {
    @private
    void *_priv;
}

- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;
@property (nullable, copy) NSString *name
@end

使用起来也是十分的简单


#import "LockDemo.h"
@interface LockDemo()
@property (strong, nonatomic) NSLock *ticketLock;
@end

@implementation LockDemo
//卖票
- (void)sellingTickets{
    [self.ticketLock lock];
    [super sellingTickets];
    [self.ticketLock unlock];
}

@end

5. NSRecursiveLock

NSRecursiveLock是对mutex递归锁的封装，API跟NSLock基本一致


#import "RecursiveLockDemo.h"
@interface RecursiveLockDemo()
@property (nonatomic,strong) NSRecursiveLock *ticketLock;
@end

@implementation RecursiveLockDemo
//卖票
- (void)sellingTickets{
    [self.ticketLock lock];
    [super sellingTickets];
    [self.ticketLock unlock];
}
@end

6. NSCondition

NSCondition是对mutex和cond的封装，更加面向对象，我们使用起来也更加的方便简洁


@interface NSCondition : NSObject <NSLocking> {
- (void)wait;
- (BOOL)waitUntilDate:(NSDate *)limit;
- (void)signal;
- (void)broadcast;
@property (nullable, copy) NSString *name 
@end

对于上面那个数组操作的案例我们就可以变成这个样子了


// 线程1
// 删除数组中的元素
- (void)__remove
{
    [self.condition lock];
    if (self.data.count == 0) {
        // 等待
        [self.condition wait];
    }
    [self.data removeLastObject];
    NSLog(@"删除了元素");
    [self.condition unlock];
}

// 线程2
// 往数组中添加元素
- (void)__add
{
    [self.condition lock];
    sleep(1);
    [self.data addObject:@"Test"];
    NSLog(@"添加了元素");
    // 信号
    [self.condition signal];
    [self.condition unlock];
}

7. NSConditionLock

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


@interface NSConditionLock : NSObject <NSLocking> {
 
- (instancetype)initWithCondition:(NSInteger)condition;

@property (readonly) NSInteger condition;
- (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;
@property (nullable, copy) NSString *name;
@end

里面有三个常用的方法

1. initWithCondition: 初始化Condition，并且设置状态值
1. lockWhenCondition:(NSInteger)condition: 当前状态值为condition的时候加锁
1. unLockWithCondition:(NSInterger)condition解锁，并将状态值设置为condition


@interface NSConditionLockDemo()
@property (strong, nonatomic) NSConditionLock *conditionLock;
@end
@implementation NSConditionLockDemo
- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.conditionLock = [[NSConditionLock alloc] initWithCondition:1];
    }
    return self;
}

- (void)otherTest
{
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__one) object:nil] start];
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__two) object:nil] start];
}

- (void)__one
{
    [self.conditionLock lock];
    NSLog(@"__one");
    sleep(1);
    [self.conditionLock unlockWithCondition:2];
}

- (void)__two
{
    [self.conditionLock lockWhenCondition:2];
    NSLog(@"__two");
    [self.conditionLock unlockWithCondition:3];
}
@end

8.dispatch_semaphore

semaphore叫做“信号量”，设计目的是用来控制对共享资源的访问，确保资源不会被过度使用。
信号量的初始值可以用来控制线程并发访问的最大数量。
信号量的初始值为1，代表同时只允许一条线程访问资源，保证线程同步。
信号量的值不能超过它的初始值。信号量的初始值代表了系统中可用的某种资源的数量。当线程获取资源时,信号量的值会减少;当线程释放资源时,信号量的值会增加。

//表示最多开启5个线程
dispatch_semaphore_create(5);
// 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
// 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
dispatch_semaphore_wait(self.semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
// 让信号量的值+1
dispatch_semaphore_signal(self.semaphore);


@interface dispatch_semaphoreDemo()
@property (strong, nonatomic) dispatch_semaphore_t semaphore;
@end

@implementation dispatch_semaphoreDemo
- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.semaphore = dispatch_semaphore_create(1); //信号量初始值为1，相当于锁 
    }
    return self;
}
- (void)otherTest
{
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(test) object:nil] start];
    }
}
- (void)test
{

    //dispatch_semaphore_wait：
    // 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
    // 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
    dispatch_semaphore_wait(self.semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    sleep(2);
    NSLog(@"test - %@", [NSThread currentThread]);

    // 让信号量的值+1
    dispatch_semaphore_signal(self.semaphore);
}
@end

我们在运行代码打印的时候发现，每隔一秒出现一次打印。虽然我们同时开启20个线程，但是一次只能访问一条线程的资源。

9. dispatch_queue

使用GCD的串行队列也可以实现线程同步


dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
    // 追加任务1
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);
    }
});

dispatch_sync(queue, ^{
    // 追加任务2
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);
    }
});

10. @synchronized

@synchronized是对mutex递归锁的封装，@synchronized（obj）内部会生成obj对应的递归锁，然后进行加锁、解锁操作


//卖票
- (void)sellingTickets{
    @synchronized ([self class]) {
        [super sellingTickets];
    }
}

对于实现底层我们可以在objc4的objc-sync.mm文件中找到synchronized就是在开始和结束的时候调用了objc_sync_enter & objc_sync_exit方法

objc_sync_enter实现


int objc_sync_enter(id obj)
{
    int result = OBJC_SYNC_SUCCESS;

    if (obj) {
        SyncData* data = id2data(obj, ACQUIRE);
        assert(data);
        data->mutex.lock();
    } else {
        // @synchronized(nil) does nothing
        if (DebugNilSync) {
            _objc_inform("NIL SYNC DEBUG: @synchronized(nil); set a breakpoint on objc_sync_nil to debug");
        }
        objc_sync_nil();
    }

    return result;
}

就是根据id2data方法找到一个data对象，然后在对data对象进行mutex.lock()加锁操作。我们点击进入id2data方法继续查找

#define LIST_FOR_OBJ(obj) sDataLists[obj].data
static StripedMap<SyncList> sDataLists;

发现获取data对象的方法其实就是根据sDataLists[obj].data这个方法来实现的，也就是一个哈希表。

@synchronized详解

11. atomic

1. atomic用于保证属性setter、getter的原子性操作，相当于在getter和setter内部加了线程同步的锁
1. 可以参考源码objc4的objc-accessors.mm
1. 它并不能保证属性的过程是线程安全的

12. pthread_rwlock：读写锁

pthread_rwlock经常用于文件等数据的读写操作，需要导入头文件#import <pthread.h>

iOS中的读写安全方案需要注意一下场景，即多读单写

1. 同一时间，只能有1个线程进行写的操作
1. 同一时间，允许有多个线程进行读的操作
1. 同一时间，不允许既有写的操作，由有读的操作


//初始化锁
pthread_rwlock_t lock;
pthread_rwlock_init(&_lock, NULL);

//读加锁
pthread_rwlock_rdlock(&_lock);
//读尝试加锁
pthread_rwlock_trywrlock(&_lock)

//写加锁
pthread_rwlock_wrlock(&_lock);
//写尝试加锁
pthread_rwlock_trywrlock(&_lock)

//解锁
pthread_rwlock_unlock(&_lock);
//销毁
pthread_rwlock_destroy(&_lock);


#import <pthread.h>
@interface pthread_rwlockDemo ()
@property (assign, nonatomic) pthread_rwlock_t lock;
@end

@implementation pthread_rwlockDemo

- (instancetype)init
{
    self = [super init];
    if (self) {
        // 初始化锁
        pthread_rwlock_init(&_lock, NULL);
    }
    return self;
}

- (void)otherTest{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        dispatch_async(queue, ^{
            [self read];
        });
        dispatch_async(queue, ^{
            [self write];
        });
    }
}
- (void)read {
    pthread_rwlock_rdlock(&_lock);
    sleep(1);
    NSLog(@"%s", __func__);
    pthread_rwlock_unlock(&_lock);
}
- (void)write
{
    pthread_rwlock_wrlock(&_lock);
    sleep(1);
    NSLog(@"%s", __func__);
    pthread_rwlock_unlock(&_lock);
}
- (void)dealloc
{
    pthread_rwlock_destroy(&_lock);
}
@end

在这里插入图片描述

我们可以发现读操作1s有可能出现多次，但是写操作不会。

13. dispatch_barrier_async

这个函数传入的并发队列必须是自己通过dispatch_queue_creat创建的，如果传入的是一个串行或是一个全局的并发队列，那这个函数便等同于dispatch_async函数的效果


//初始化
self.queue = dispatch_queue_create("rw_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
//读操作
dispatch_async(self.queue, ^{
});
//写操作
dispatch_barrier_async(self.queue, ^{
 
});

锁的性能比较

性能由高到低排序：

1、os_unfair_lock （重点看）
2、OSSpinLock（弃用）（重点看）
3、dispatch_semaphore （重点看）
4、pthread_mutex （重点看）
5、dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
6、NSLock（对mutex普通锁的封装）
7、NSCondition （对mutex和cond的封装，更加面向对象）
8、pthread_mutex(recursive)（重点看）
9、NSRecursiveLock （对mutex递归锁的封装）
10、NSConditionLock （对NSCondition的进一步封装）
11、@synchronized （对mutex递归锁的封装）