iOS 十種線程鎖

前言

我覺(jué)得打游戲屏蔽臟話挺有必要的, 我走中單, 打野一直拿我藍(lán), 我開(kāi)大打他路過(guò)交懲戒搶, 我氣的不行, 就罵他, 結(jié)果打出來(lái)的都是"李白你是不是 * * * ?"、"搶 * * *的藍(lán)", 我覺(jué)得沒(méi)氣勢(shì), 沒(méi)辦法, 我打了個(gè)"李白你個(gè)大壞蛋", 他就再也沒(méi)搶過(guò)了, 還掩護(hù)我打藍(lán).

iOS 十種線程鎖.jpeg

鎖 是什么意思？

  • 我們?cè)谑褂枚嗑€程的時(shí)候多個(gè)線程可能會(huì)訪問(wèn)同一塊資源，這樣就很容易引發(fā)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂和數(shù)據(jù)安全等問(wèn)題，這時(shí)候就需要我們保證每次只有一個(gè)線程訪問(wèn)這一塊資源，鎖 應(yīng)運(yùn)而生。
  • 這里順便提一下,上鎖的兩種方式trylock和lock使用場(chǎng)景：
當(dāng)前線程鎖失敗，也可以繼續(xù)其它任務(wù)，用 trylock 合適
當(dāng)前線程只有鎖成功后，才會(huì)做一些有意義的工作，那就 lock，沒(méi)必要輪詢 trylock
注:以下大部分鎖都會(huì)提供trylock接口,不再作解釋
感謝yy大神.png

<準(zhǔn)備操作>

測(cè)試代碼
#define RHTICK   NSDate *startTime = [NSDate date];
#define RHTOCK   NSLog(@"==========Time: %f", -[startTime timeIntervalSinceNow]);
NSUInteger count = 1000*10000;//執(zhí)行一千萬(wàn)次
RHTICK
for(int i=0; i<count; i++) {
加鎖
解鎖
}
RHTOCK
注:測(cè)試中執(zhí)行時(shí)間會(huì)波動(dòng),所以我取的平均值.

一、OSSpinLock (自旋鎖)

測(cè)試中效率最高的鎖, 不過(guò)經(jīng)YYKit作者確認(rèn), OSSpinLock已經(jīng)不再線程安全,OSSpinLock有潛在的優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題.不再安全的 OSSpinLock;

  • 0.097348s
需要導(dǎo)入頭文件
#import <libkern/OSAtomic.h>
// 初始化
 OSSpinLock spinLock = OS_SPINLOCK_INIT;
// 加鎖
OSSpinLockLock(&spinLock);
// 解鎖
OSSpinLockUnlock(&spinLock);
// 嘗試加鎖，可以加鎖則立即加鎖并返回 YES,反之返回 NO
OSSpinLockTry(&spinLock)
/*
注:蘋果爸爸已經(jīng)在iOS10.0以后廢棄了這種鎖機(jī)制,使用os_unfair_lock 替換,
顧名思義能夠保證不同優(yōu)先級(jí)的線程申請(qǐng)鎖的時(shí)候不會(huì)發(fā)生優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題.
*/

二、os_unfair_lock(互斥鎖)

  • 0.171789s
需要導(dǎo)入頭文件
#import <os/lock.h>
// 初始化
 os_unfair_lock unfair_lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
// 加鎖
os_unfair_lock_lock(&unfair_lock);
// 解鎖
os_unfair_lock_unlock(&unfair_lock);
// 嘗試加鎖，可以加鎖則立即加鎖并返回 YES,反之返回 NO
os_unfair_lock_trylock(&unfair_lock);
/*
注:解決不同優(yōu)先級(jí)的線程申請(qǐng)鎖的時(shí)候不會(huì)發(fā)生優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題.
不過(guò)相對(duì)于 OSSpinLock , os_unfair_lock性能方面減弱了許多.
*/

三、dispatch_semaphore (信號(hào)量)

  • 0.155043s
// 初始化
dispatch_semaphore_t semaphore_t = dispatch_semaphore_create(1);
// 加鎖
dispatch_semaphore_wait(semaphore_t,DISPATCH_TIME_FOREVER);
// 解鎖
dispatch_semaphore_signal(semaphore_t);
/*
注: dispatch_semaphore  其他兩個(gè)功能
1.還可以起到阻塞線程的作用.
2.可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)器功能,這里不做過(guò)多介紹.
*/

四、pthread_mutex(互斥鎖)

  • 0.262592s
需要導(dǎo)入頭文件
#import <pthread/pthread.h>
// 初始化(兩種)
1.普通初始化
pthread_mutex_t mutex_t;
pthread_mutex_init(&mutex_t, NULL); 
2.宏初始化
pthread_mutex_t mutex =PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
// 加鎖
pthread_mutex_lock(&mutex_t);
// 解鎖
pthread_mutex_unlock(&mutex_t);
// 嘗試加鎖，可以加鎖時(shí)返回的是 0，否則返回一個(gè)錯(cuò)誤
pthread_mutex_trylock(& mutex_t)

五、NSLock(互斥鎖、對(duì)象鎖)

  • 0.283196s
// 初始化
NSLock *_lock = [[NSLock alloc]init];
// 加鎖
[_lock lock];
// 解鎖
[_lock unlock];
// 嘗試加鎖，可以加鎖則立即加鎖并返回 YES,反之返回 NO
[_lock tryLock];

六、NSCondition(條件鎖、對(duì)象鎖)

  • 0.293046s
// 初始化
NSCondition *_condition= [[NSCondition alloc]init];
// 加鎖
[_condition lock];
// 解鎖
[_condition unlock];
/*
其他功能接口
wait 進(jìn)入等待狀態(tài)
waitUntilDate:讓一個(gè)線程等待一定的時(shí)間
signal 喚醒一個(gè)等待的線程
broadcast 喚醒所有等待的線程
注: 所測(cè)時(shí)間波動(dòng)太大, 有時(shí)候會(huì)快于 NSLock, 我取得中間值.
*/

七、NSConditionLock(條件鎖、對(duì)象鎖)

  • 0.950285s
// 初始化
NSConditionLock *_conditionLock = [[NSConditionLock alloc]init];
// 加鎖
[_conditionLock lock];
// 解鎖
[_conditionLock unlock];
// 嘗試加鎖，可以加鎖則立即加鎖并返回 YES,反之返回 NO
[_conditionLock tryLock];
/*
其他功能接口
- (instancetype)initWithCondition:(NSInteger)condition NS_DESIGNATED_INITIALIZER; //初始化傳入條件
- (void)lockWhenCondition:(NSInteger)condition;//條件成立觸發(fā)鎖
- (BOOL)tryLockWhenCondition:(NSInteger)condition;//嘗試條件成立觸發(fā)鎖
- (void)unlockWithCondition:(NSInteger)condition;//條件成立解鎖
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;//觸發(fā)鎖 在等待時(shí)間之內(nèi)
- (BOOL)lockWhenCondition:(NSInteger)condition beforeDate:(NSDate *)limit;//觸發(fā)鎖 條件成立 并且在等待時(shí)間之內(nèi)
*/

八、NSRecursiveLock(遞歸鎖、對(duì)象鎖)

  • 0.473536s
// 初始化
NSRecursiveLock *_recursiveLock = [[NSRecursiveLock alloc]init];
// 加鎖
[_recursiveLock lock];
// 解鎖
[_recursiveLock unlock];
// 嘗試加鎖，可以加鎖則立即加鎖并返回 YES,反之返回 NO
[_recursiveLock tryLock];
/*
注: 遞歸鎖可以被同一線程多次請(qǐng)求，而不會(huì)引起死鎖。
即在同一線程中在未解鎖之前還可以上鎖, 執(zhí)行鎖中的代碼。
這主要是用在循環(huán)或遞歸操作中。
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;//觸發(fā)鎖 在等待時(shí)間之內(nèi)
*/

九、@synchronized()遞歸鎖

  • 1.101924s
// 初始化
@synchronized(鎖對(duì)象){
}
底層封裝的pthread_mutex的PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 模式,
鎖對(duì)象來(lái)表示是否為同一把鎖

更多關(guān)于@synchronized;

十、pthread_mutex(recursive)(遞歸鎖)

  • 0.372398s
// 初始化
pthread_mutex_t mutex_t;
pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutexattr_init(&attr); //初始化attr并且給它賦予默認(rèn)pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE); //設(shè)置鎖類型，這邊是設(shè)置為遞歸鎖
pthread_mutex_init(&mutex_t, &attr);
pthread_mutexattr_destroy(&attr); //銷毀一個(gè)屬性對(duì)象，在重新進(jìn)行初始化之前該結(jié)構(gòu)不能重新使用
// 加鎖
pthread_mutex_lock(&mutex_t);
// 解鎖
pthread_mutex_unlock(&mutex_t);
/*
注: 遞歸鎖可以被同一線程多次請(qǐng)求，而不會(huì)引起死鎖。
即在同一線程中在未解鎖之前還可以上鎖, 執(zhí)行鎖中的代碼。
這主要是用在循環(huán)或遞歸操作中。
*/

性能總結(jié)

OSSpinLock                          0.097348s
dispatch_semaphore                  0.155043s
os_unfair_lock                      0.171789s
pthread_mutex                       0.262592s
NSLock                              0.283196s
pthread_mutex(recursive)            0.372398s
NSRecursiveLock                     0.473536s
NSConditionLock                     0.950285s
@synchronized                       1.101924s
注:建議正常鎖功能用 pthread_mutex ,os_unfair_lock (適配低版本)

鎖的注解

1、自旋鎖

OSSpinLock 就是典型的自旋鎖
自旋鎖的特點(diǎn)是在沒(méi)有獲取到鎖時(shí)既鎖已經(jīng)被添加,還沒(méi)有被解開(kāi)時(shí). 
OSSpinLock處于忙等狀態(tài),一直占用CPU資源,類似如下偽代碼:
while(鎖沒(méi)解開(kāi));

關(guān)于優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題
由于線程調(diào)度,每條線程的分配時(shí)間權(quán)重不一樣,當(dāng)權(quán)重小的線程先進(jìn)入OSSpinLock優(yōu)先加鎖,
當(dāng)權(quán)重大的線程再來(lái)訪問(wèn),就阻塞在這,可能權(quán)重大的線程會(huì)一直分配到cpu所以一直會(huì)進(jìn)來(lái),
但是因?yàn)橛墟i,只能等待,權(quán)重小的線程得不到cpu資源分配,所以不會(huì)解鎖,造成一定程度的死鎖.

2、互斥鎖

os_unfair_lock 、pthread_mutex是典型的互斥鎖,在沒(méi)有獲取到鎖時(shí)既鎖已經(jīng)被添加,還沒(méi)有被解開(kāi)時(shí). 
它們都會(huì)讓當(dāng)前線程進(jìn)入休眠狀態(tài)既不占用CPU資源,但是為什么,互斥鎖比自旋鎖的效率低呢,
是因?yàn)樾菝?以及喚醒休眠,比忙等更加消耗CPU資源.

NSLock 封裝的pthread_mutex的PTHREAD_MUTEX_NORMAL 模式
NSRecursiveLock 封裝的pthread_mutex的PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 模式

3、條件鎖

在一定條件下,讓其等待休眠,并放開(kāi)鎖,等接收到信號(hào)或者廣播,會(huì)從新喚起線程,并重新加鎖.
pthread_cond_wait(&_cond, &_mutex);
 // 信號(hào)
    pthread_cond_signal(&_cond);
 // 廣播
    pthread_cond_broadcast(&_cond);

像NSCondition封裝了pthread_mutex的以上幾個(gè)函數(shù)

NSConditionLock封裝了NSCondition

4、遞歸鎖

遞歸鎖的主要意思是,同一條線程可以加多把鎖.什么意思呢,就是相同的線程訪問(wèn)一段代碼,
如果是加鎖的可以繼續(xù)加鎖,繼續(xù)往下走,不同線程來(lái)訪問(wèn)這段代碼時(shí),發(fā)現(xiàn)有鎖要等待所有鎖解開(kāi)之后才可以繼續(xù)往下走.

NSRecursiveLock 封裝的pthread_mutex  的PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE模式
最后編輯于 ：
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