一、前言

前段時間看了幾個開源項目，發(fā)現(xiàn)他們保持線程同步的方式各不相同，有@synchronized、NSLock、dispatch_semaphore、NSCondition、pthread_mutex、OSSpinLock。后來網(wǎng)上查了一下，發(fā)現(xiàn)他們的實現(xiàn)機制各不相同，性能也各不一樣。不好意思，我們平常使用最多的@synchronized是性能最差的。下面我們先分別介紹每個加鎖方式的使用，在使用一個案例來對他們進行性能對比。

二、介紹與使

@synchronized(obj)指令使用的obj為該鎖的唯一標識，只有當標識相同時，才為滿足互斥，如果線程2中的@synchronized(obj)改為@synchronized(self),剛線程2就不會被阻塞，@synchronized指令實現(xiàn)鎖的優(yōu)點就是我們不需要在代碼中顯式的創(chuàng)建鎖對象，便可以實現(xiàn)鎖的機制，但作為一種預防措施，@synchronized塊會隱式的添加一個異常處理例程來保護代碼，該處理例程會在異常拋出的時候自動的釋放互斥鎖。所以如果不想讓隱式的異常處理例程帶來額外的開銷，你可以考慮使用鎖對象。

上面結果的執(zhí)行結果為：

dispatch_semaphore是GCD用來同步的一種方式，與他相關的共有三個函數(shù)，分別是dispatch_semaphore_create，dispatch_semaphore_signal，dispatch_semaphore_wait。

（1）dispatch_semaphore_create的聲明為：

dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value);

傳入的參數(shù)為long，輸出一個dispatch_semaphore_t類型且值為value的信號量。

值得注意的是，這里的傳入的參數(shù)value必須大于或等于0，否則dispatch_semaphore_create會返回NULL。

（2）dispatch_semaphore_signal的聲明為：

long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema);

這個函數(shù)會使傳入的信號量dsema的值加1；

(3) dispatch_semaphore_wait的聲明為：

long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout);

這個函數(shù)會使傳入的信號量dsema的值減1；這個函數(shù)的作用是這樣的，如果dsema信號量的值大于0，該函數(shù)所處線程就繼續(xù)執(zhí)行下面的語句，并且將信號量的值減1；如果desema的值為0，那么這個函數(shù)就阻塞當前線程等待timeout（注意timeout的類型為dispatch_time_t，不能直接傳入整形或float型數(shù)），如果等待的期間desema的值被dispatch_semaphore_signal函數(shù)加1了，且該函數(shù)（即dispatch_semaphore_wait）所處線程獲得了信號量，那么就繼續(xù)向下執(zhí)行并將信號量減1。如果等待期間沒有獲取到信號量或者信號量的值一直為0，那么等到timeout時，其所處線程自動執(zhí)行其后語句。

dispatch_semaphore 是信號量，但當信號總量設為 1 時也可以當作鎖來。在沒有等待情況出現(xiàn)時，它的性能比 pthread_mutex 還要高，但一旦有等待情況出現(xiàn)時，性能就會下降許多。相對于 OSSpinLock 來說，它的優(yōu)勢在于等待時不會消耗 CPU 資源。

如上的代碼，如果超時時間overTime設置成>2，可完成同步操作。如果overTime<2的話，在線程1還沒有執(zhí)行完成的情況下，此時超時了，將自動執(zhí)行下面的代碼

2.3、NSLock

NSLock是Cocoa提供給我們最基本的鎖對象，這也是我們經(jīng)常所使用的，除lock和unlock方法外，NSLock還提供了tryLock和lockBeforeDate:兩個方法，前一個方法會嘗試加鎖，如果鎖不可用(已經(jīng)被鎖住)，剛并不會阻塞線程，并返回NO。lockBeforeDate:方法會在所指定Date之前嘗試加鎖，如果在指定時間之前都不能加鎖，則返回NO。

上面代碼的執(zhí)行結果為：

NSRecursiveLock實際上定義的是一個遞歸鎖，這個鎖可以被同一線程多次請求，而不會引起死鎖。這主要是用在循環(huán)或遞歸操作中。

這段代碼是一個典型的死鎖情況。在我們的線程中，RecursiveMethod是遞歸調用的。所以每次進入這個block時，都會去加一次鎖，而從第二次開始，由于鎖已經(jīng)被使用了且沒有解鎖，所以它需要等待鎖被解除，這樣就導致了死鎖，線程被阻塞住了。調試器中會輸出如下信息：

在這種情況下，我們就可以使用NSRecursiveLock。它可以允許同一線程多次加鎖，而不會造成死鎖。遞歸鎖會跟蹤它被lock的次數(shù)。每次成功的lock都必須平衡調用unlock操作。只有所有達到這種平衡，鎖最后才能被釋放，以供其它線程使用。

如果我們將NSLock代替為NSRecursiveLock，上面代碼則會正確執(zhí)行

當我們在使用多線程的時候，有時一把只會lock和unlock的鎖未必就能完全滿足我們的使用。因為普通的鎖只能關心鎖與不鎖，而不在乎用什么鑰匙才能開鎖，而我們在處理資源共享的時候，多數(shù)情況是只有滿足一定條件的情況下才能打開這把鎖：

在線程1中的加鎖使用了lock，所以是不需要條件的，所以順利的就鎖住了，但在unlock的使用了一個整型的條件，它可以開啟其它線程中正在等待這把鑰匙的臨界地，而線程2則需要一把被標識為2的鑰匙，所以當線程1循環(huán)到最后一次的時候，才最終打開了線程2中的阻塞。但即便如此，NSConditionLock也跟其它的鎖一樣，是需要lock與unlock對應的，只是lock,lockWhenCondition:與unlock，unlockWithCondition:是可以隨意組合的，當然這是與你的需求相關的。

上面代碼執(zhí)行結果如下：

一種最基本的條件鎖。手動控制線程wait和signal。

[condition lock];一般用于多線程同時訪問、修改同一個數(shù)據(jù)源，保證在同一時間內數(shù)據(jù)源只被訪問、修改一次，其他線程的命令需要在lock 外等待，只到unlock ，才可訪問

[condition unlock];與lock 同時使用

[condition wait];讓當前線程處于等待狀態(tài)

[condition signal];CPU發(fā)信號告訴線程不用在等待，可以繼續(xù)執(zhí)行

上面代碼執(zhí)行結果如下：

c語言定義下多線程加鎖方式。

1：pthread_mutex_init(pthread_mutex_t mutex,const pthread_mutexattr_t attr);

初始化鎖變量mutex。attr為鎖屬性，NULL值為默認屬性。

2：pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t mutex);加鎖

3：pthread_mutex_tylock(*pthread_mutex_t *mutex);加鎖，但是與2不一樣的是當鎖已經(jīng)在使用的時候，返回為EBUSY，而不是掛起等待。

4：pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);釋放鎖

5：pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t* mutex);使用完后釋放

代碼執(zhí)行操作結果如下：

這是pthread_mutex為了防止在遞歸的情況下出現(xiàn)死鎖而出現(xiàn)的遞歸鎖。作用和NSRecursiveLock遞歸鎖類似。

如果使用pthread_mutex_init(&theLock, NULL);初始化鎖的話，上面的代碼會出現(xiàn)死鎖現(xiàn)象。如果使用遞歸鎖的形式，則沒有問題。

2.9、OSSpinLock

OSSpinLock 自旋鎖，性能最高的鎖。原理很簡單，就是一直 do while 忙等。它的缺點是當?shù)却龝r會消耗大量 CPU 資源，所以它不適用于較長時間的任務。 不過最近YY大神在自己的博客不再安全的 OSSpinLock中說明了OSSpinLock已經(jīng)不再安全，請大家謹慎使用。

三、性能對比

對以上各個鎖進行1000000此的加鎖解鎖的空操作時間如下：

總的來說：

OSSpinLock和dispatch_semaphore的效率遠遠高于其他。

@synchronized和NSConditionLock效率較差。

鑒于OSSpinLock的不安全，所以我們在開發(fā)中如果考慮性能的話，建議使用dispatch_semaphore。

如果不考慮性能，只是圖個方便的話，那就使用@synchronized。