本文主要是一個(gè)對各種鎖的簡單整理，方便后續(xù)查看回顧，畢竟鎖在實(shí)際項(xiàng)目中用的比較少，再牛逼的知識(shí)點(diǎn)，老不用也記不住。好記性不如爛筆頭。

說到鎖肯定是涉及多線程了，所以先簡單的介紹一下iOS里的多線程GCD。
先介紹幾個(gè)比較容易混淆的術(shù)語：

• 同步：在當(dāng)前線程中執(zhí)行任務(wù)，不具備開啟新線程的能力；
• 異步：在新的線程中執(zhí)行任務(wù)，具備開啟新線程的能力；
• 并發(fā)：多個(gè)任務(wù)并發(fā)（同時(shí)）執(zhí)行；
• 串行：一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完成之后，再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。

各種隊(duì)列的執(zhí)行效果

注意: 使用sync函數(shù)往當(dāng)前串行隊(duì)列中添加任務(wù)，會(huì)卡在當(dāng)前的串行隊(duì)列（產(chǎn)生死鎖）

隊(duì)列組的使用

使用GCD實(shí)現(xiàn)：異步并發(fā)執(zhí)行任務(wù)1、任務(wù)2。等任務(wù)1和2執(zhí)行完之后，回到主線程執(zhí)行任務(wù)3

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"執(zhí)行任務(wù)一");
    });
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"執(zhí)行任務(wù)二");
    });
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"回到主線程執(zhí)行任務(wù)三");
        });
    });

多線程的安全隱患：

• 當(dāng)多個(gè)線程訪問同一塊資源時(shí)，很容易引發(fā)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂和數(shù)據(jù)安全問題。

iOS中的線程同步方案

GNUstep

• 說明：GNUstep是GNU計(jì)劃的項(xiàng)目之一，它將Cocoa的OC庫重新開源實(shí)現(xiàn)的一遍
• 源碼地址：http://www.gnustep.org/resources/downloads.php
• 雖然GNUstep不是蘋果官方源碼，但還是有一定的參考價(jià)值

1. OSSpinLock

• 介紹：OSSpinLock叫做“自旋鎖”，等待所得線程會(huì)處于忙等（busy-wait）狀態(tài)，一直占用著CPU資源；
• 目前已不再安全，可能會(huì)出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問題；
• 如果等待鎖的線程優(yōu)先級(jí)較高，它會(huì)一直占用著CPU資源，優(yōu)先級(jí)低的線程就無法釋放鎖；
• 需要導(dǎo)入頭文件 #import <libkern/OSAtomic.h>
• 使用方法：

    // 初始化
    OSSpinLock lock = OS_SPINLOCK_INIT;
    // 嘗試加鎖(如果需要等待就不加鎖，直接返回false；如果不需要等待，就加鎖，返回true)
    bool result = OSSpinLockTry(&lock);
    // 加鎖
    OSSpinLockLock(&lock);
    // 解鎖
    OSSpinLockUnlock(&lock);

2. os_unfair_lock

• 介紹：os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock，從iOS10才開始支持；
• 從底層調(diào)用看，等待os_unfair_lock鎖的線程會(huì)處于休眠狀態(tài)，并非忙等；
• 需要導(dǎo)入頭文件 #import <os/lock.h>
• 使用方法：

    // 初始化
    os_unfair_lock lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
    // 嘗試加鎖(如果需要等待就不加鎖，直接返回false；如果不需要等待，就加鎖，返回true)
    bool result = os_unfair_lock_trylock(&lock);
    // 加鎖
    os_unfair_lock_lock(&lock);
    // 解鎖
    os_unfair_lock_unlock(&lock);

3. pthread_mutex

• 介紹：mutex叫做“互斥鎖”，等待鎖的線程會(huì)處于休眠狀態(tài)?？缙脚_(tái)
• 需要導(dǎo)入頭文件 #import <pthread.h>
• 使用方法：

    // 初始化鎖的屬性
    pthread_mutexattr_t attr;
    pthread_mutexattr_init(&attr);
    pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_DEFAULT);
    // 初始化鎖
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init(&mutex, &attr);
    
    // 注意 如果屬性值傳NULL，則屬性的默認(rèn)值為上面的代碼
    <!--pthread_mutex_init(&mutex, NULL);-->
    
    // 嘗試加鎖
    pthread_mutex_trylock(&mutex);
    // 加鎖
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 解鎖
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
    // 銷毀屬性
    pthread_mutexattr_destroy(&attr);
    // 銷毀鎖
    pthread_mutex_destroy(&mutex);

pthread_mutex遞歸鎖

• 創(chuàng)建時(shí)在初始化屬性的時(shí)候，傳參為：PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE
• 即：

// 初始化鎖的屬性
    pthread_mutexattr_t attr;
    pthread_mutexattr_init(&attr);
    pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
    // 初始化鎖
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init(&mutex, &attr);

pthread_mutex條件鎖

• 用法：

    // 初始化鎖 NULL代表使用默認(rèn)屬性
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
    // 初始化條件
    pthread_cond_t condition;
    pthread_cond_init(&condition, NULL);
    // 等待條件（進(jìn)入休眠，放開mutex鎖，被喚醒后，會(huì)再次對mutex加鎖）
    pthread_cond_wait(&condition, &mutex);
    // 激活一個(gè)等待該條件的線程
    pthread_cond_signal(&condition);
    // 激活所有等待該條件的線程
    pthread_cond_broadcast(&condition);
    // 銷毀資源
    pthread_mutex_destroy(&mutex);
    pthread_cond_destroy(&condition);

4. dispatch_semaphore

• 介紹：信號(hào)量鎖
• 信號(hào)量的初始值，可以用來控制線程并發(fā)訪問的最大數(shù)量；
• 信號(hào)量的初始值為1，代表同時(shí)只允許1條線程訪問資源，保證線程同步；
• 簡單用法：

    // 初始化信號(hào)量
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    // 如果信號(hào)量的值 <= 0，當(dāng)前線程就會(huì)進(jìn)入休眠等待（直到信號(hào)量的值 > 0）
    // 如果信號(hào)量的值 > 0，就減1，然后往下執(zhí)行后面的代碼
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    // 讓信號(hào)量的值加1
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);

5. dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

• 使用GCD的串行隊(duì)列，也是可以實(shí)現(xiàn)線程同步的

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("lock_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 任務(wù)
    });

6. NSLock

• 介紹：NSLock是對mutex普通鎖的封裝；
• 方法API：

- (void)lock;
- (void)unlock;
- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;

7. NSRecursiveLock

• 介紹：NSRecursiveLock是對mutex遞歸鎖的封裝；
• 用法和NSLock基本類似；

8. NSCondition

• 介紹：NSCondition是對mutex條件鎖的封裝；
• 方法API:

- (void)wait;
- (BOOL)waitUntilDate:(NSDate *)limit;
- (void)signal;
- (void)broadcast;

9. NSConditionLock

• 介紹：NSConditionLock是對NSCondition的進(jìn)一步封裝，可以設(shè)置具體的條件值；
• 主要API：

- (instancetype)initWithCondition:(NSInteger)condition NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

@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;

10. @synchronized

• 介紹：@synchronized是對mutex的封裝；
• 源碼查看：objc4中的objc-sync.mm文件；
• @synchronized(obj)內(nèi)部會(huì)生成obj對應(yīng)的遞歸鎖，然后進(jìn)行加鎖、解鎖操作；
• 用法事例：

@synchronized(obj) {
    // 任務(wù)
}

iOS線程同步方案性能大比拼 (從高到低)

• os_unfair_lock
• OSSpinLock
• dispatch_semaphore
• pthread_mutex
• dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
• NSLock
• NSCondition
• pthread_mutex(recursive)
• NSRecursiveLock
• NSConditionLock
• @synchronized

自旋鎖與互斥鎖的比較

什么時(shí)候用自旋鎖比較劃算？

• 預(yù)計(jì)線程等待鎖的時(shí)間很短；
• 加鎖的代碼（臨界區(qū)）經(jīng)常被調(diào)用，但競爭情況很少發(fā)生；
• CPU資源不緊張
• 多核處理器

什么情況用互斥鎖比較劃算？

• 預(yù)計(jì)線程等待鎖的時(shí)間較長；
• 單核處理器；
• 臨界區(qū)有IO操作；
• 臨界區(qū)代碼復(fù)雜或者循環(huán)量較大
• 臨界區(qū)競爭非常激烈；

注意：蘋果其實(shí)不推薦使用自旋鎖

atomic

• 介紹：atomic用戶保證屬性setter、getter的原子性操作，相當(dāng)于在getter和setter內(nèi)部加了線程同步的鎖；
• 可以參考o(jì)bjc4的objc-accessors.mm文件
• 它并不能保證使用屬性的過程是線程安全的；

iOS中的讀寫安全方案

應(yīng)用場景：

• 同一時(shí)間，只能有1個(gè)線程進(jìn)行寫的操作；
• 同一時(shí)間，允許有多個(gè)線程進(jìn)行讀的操作；
• 同一時(shí)間，不允許既有寫的操作，又有讀的操作；

對于上面的“多讀單寫”，經(jīng)常用于文件等數(shù)據(jù)的讀寫操作，iOS中有兩種方案：

• pthread_rwlock：讀寫鎖；
• dispatch_barrier_async：異步柵欄調(diào)用；

pthread_rwlock 用法：

    // 初始化鎖
    pthread_rwlock_t lock;
    // 初始化鎖
    pthread_rwlock_init(&lock, NULL);
    // 讀-加鎖
    pthread_rwlock_rdlock(&lock);
    // 讀-嘗試加鎖
    pthread_rwlock_tryrdlock(&lock);
    // 寫-加鎖
    pthread_rwlock_wrlock(&lock);
    // 寫-嘗試加鎖
    pthread_rwlock_trywrlock(&lock);
    // 解鎖
    pthread_rwlock_unlock(&lock);
    // 銷毀
    pthread_rwlock_destroy(&lock);

dispatch_barrier_async

• 這個(gè)函數(shù)傳入的并發(fā)隊(duì)列必須是自己通過dispatch_queue_create創(chuàng)建的
• 如果傳入的是一個(gè)串行或者一個(gè)全局的并發(fā)隊(duì)列，那么這個(gè)函數(shù)便等同于dispatch_async函數(shù)的效果；
• 簡單用法：

     // 初始化隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("rw_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    // 讀
    dispatch_async(queue, ^{
        
    });
    
    // 寫
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        
    });