這是一篇繼上一篇繼續(xù)介紹多線程同步的博客.(你了解多線程自旋鎖、互斥鎖、遞歸鎖等鎖嗎?)
GNUstep介紹
再介紹其他鎖之前我們先看一個(gè)其他的知識(shí)點(diǎn).我們知道在Foundation框架下,蘋果公開的源碼只有NSObject,而我們想知道的NSString、NSArray、NSRunLoop、NSThread等等都是沒有給源碼的.只給了NSObject的部分實(shí)現(xiàn),如果我們確實(shí)想看這些源碼的話.通過匯編,打斷點(diǎn)一步一步看,這樣也是可以看到的,但是這樣就有點(diǎn)麻煩,要會(huì)匯編語言,而且還要一點(diǎn)一點(diǎn)的調(diào)試才能知道.所以這里給大家介紹另一個(gè)方案,叫做:GNUstep.
GNUstep是GNU計(jì)劃的項(xiàng)目之一,GNU計(jì)劃就是一個(gè)軟件計(jì)劃,就是希望能夠開源非常非常多的源碼,希望都是自由的,我們可以認(rèn)為這個(gè)計(jì)劃就是做了非常非常多的開源項(xiàng)目.GNUstep就是GNU計(jì)劃之一,它將Cocoa的OC庫重新開源實(shí)現(xiàn)了一遍.就是雖然蘋果的NSString、NSArray、NSRunLoop、NSThread等等都是沒有開源的,GNUstep就是把它重新實(shí)現(xiàn)了一遍并且開源了.
GNUstep源碼下載地址(建議下載 Base1.26.0版本)
雖然GNUstep不是蘋果官方源碼,但還是具有一定的參考價(jià)值,它里面的實(shí)現(xiàn)和蘋果源碼的實(shí)現(xiàn)是非常接近的.請(qǐng)看下面的截圖:
它具有一定的參考價(jià)值,對(duì)于我們后面理解一些東西有很重要的作用.
接下來我們看看條件鎖
pthread_mutex (條件鎖)
對(duì)于mutex的互斥鎖、遞歸鎖我們都是很清楚的了,接下來我們直接看看條件鎖.首先看一下我的需求是什么樣,如下圖:
我的業(yè)務(wù)需求是希望:如果dataMuArr.count==0的時(shí)候,我不刪除,等dataMuArr有數(shù)據(jù)了我再去刪除.那這時(shí)候,我們就可以用條件鎖,請(qǐng)看下面:
從log輸出,可以看出,條件鎖確實(shí)可以解決這種需求.而且我們可以發(fā)現(xiàn)pthread_cond_wait在休眠的時(shí)候是解鎖了,所以add方法才能繼續(xù)執(zhí)行,被喚醒的時(shí)候又加鎖,所以加鎖和解鎖是還是成對(duì)出現(xiàn)的.還有個(gè)補(bǔ)充點(diǎn)就是:目前是一個(gè)線程在等待,如果是多個(gè)線程在等待,我們就用pthread_cond_broadcast(&_cond)即可,broadcast是廣播的意思,所以很容易理解,大家可以試試.
NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition詳解
NSLock:它是對(duì)pthread_mutex普通鎖的封裝,一看就是oc對(duì)象,使用起來更加面向?qū)ο?我們看下用法
- (BOOL)tryLock;//嘗試加鎖
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate*)limit; //在這個(gè)時(shí)間之前,如果我能等到這把鎖解鎖我就等,否則就不等
- (void)lock; ?//加鎖
- (void)unlock;//解鎖
主要是上面這四個(gè),我們直接用吧,上面寫得都很清晰:
上面結(jié)果很清晰,沒有問題,用法也是非常的簡單.這里還有個(gè)注意點(diǎn),我們可以用我上一個(gè)博客的知識(shí)點(diǎn)可以查看匯編調(diào)用過程,你會(huì)發(fā)現(xiàn)如下
因?yàn)檫@個(gè)過程還要找緩存,找方法,全是消息機(jī)制那些,知道這些有什么用呢?這個(gè)給我們對(duì)比線程同步的性能方面提供了參考,它的性能相對(duì)來說,肯定沒有pthread_mutex效率高,因?yàn)樗鄨?zhí)行了很多代碼,這個(gè)很清晰吧.
如果我們通過打斷點(diǎn)也是能找到NSLock的實(shí)現(xiàn),具體調(diào)用等等,但是發(fā)現(xiàn)很麻煩,這時(shí)候我們就用上面說的GNUstep里面查找一下,如下圖:
這里很明顯可以看出是對(duì)pthread_mutex普通鎖的一個(gè)封裝.
NSRecursiveLock:它是對(duì)pthread_mutex遞歸鎖的封裝,它基本和上面的NSLock一樣的,幾乎是一樣的,我們直接看一下用法,稍微過一下:
NSCondition:它是對(duì)pthread_mutex和cont的封裝,也就是上面的條件鎖,我們也看下用法:
- (void)wait;//等待
- (BOOL)waitUntilDate:(NSDate*)limit;//在這個(gè)時(shí)間之前,如果我能等到這把鎖解鎖我就等,否則就不等
- (void)signal;//信號(hào)
- (void)broadcast;//廣播
- (void)lock; ?//加鎖
- (void)unlock;//解鎖
我直接演示一下用法即可,你可以用條件鎖,也可以普通鎖.我就把前面那個(gè)演示一下:
NSConditionLock詳解
NSConditionLock:它是對(duì)NSCondition的進(jìn)一步封裝,可以設(shè)置具體的條件值,以前的鎖都是等待什么,這個(gè)是可以設(shè)置具體的值
這時(shí)候如果我們把初始化條件置為其他的話,程序就會(huì)一直休眠,不會(huì)有任何打印.用這個(gè)鎖,我們就可以達(dá)到控制多線程的執(zhí)行順序,無論多少個(gè),我們都能控制.這個(gè)也是很明確,就不細(xì)說了
dispatch_queue (DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
直接使用GCD的串行隊(duì)列,也是可以實(shí)現(xiàn)線程同步的.我們不能想到線程同步,就想到鎖,我們要知道線程同步的本質(zhì)是什么,就是多條線程搶占同一個(gè)資源,所以串行隊(duì)列也是可以解決線程同步的問題.比如我們就拿賣票來說.
dispatch_semaphore_t詳解
dispatch_semaphore_t叫做"信號(hào)量"
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.如果我們最大數(shù)量設(shè)置1,那就是能達(dá)到線程同步的目的,現(xiàn)在我們先去看一下怎么使用
dispatch_semaphore_wait(self.semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER):如果信號(hào)量的值是>0,就讓信號(hào)量的值減1,然后繼續(xù)往下執(zhí)行代碼...直到當(dāng)信號(hào)量的值是0的時(shí)候,這時(shí)候就會(huì)休眠等待.首先看你傳的時(shí)間,如果是now就立即執(zhí)行,這里傳的DISPATCH_TIME_FOREVER就不受時(shí)間這個(gè)條件限制了,直到當(dāng)信號(hào)量的值>0才會(huì)喚起休眠,繼續(xù)執(zhí)行.
dispatch_semaphore_signal(self.semaphore):就是讓信號(hào)量的值+1,只要變成1就會(huì)喚起之前的等待,就這樣重復(fù)執(zhí)行.
所以我們之前的代碼,我們只要把信號(hào)量的值設(shè)置為1就可以做到線程同步,這里大家可以自己嘗試.
@synchronized詳解
相信很多都見過這個(gè)關(guān)鍵字
@synchronized它是對(duì)pthread_mutex遞歸鎖的一個(gè)封裝,我們參考一下GNUstep去參考一下源碼.
它是在寫法上最簡單的,這里我們先看一下怎么使用:
寫法非常簡單,也是能解決線程同步.?這里的?@synchronized (self) 里面的self跟每個(gè)鎖是一一對(duì)應(yīng)的,我們可以理解就是self是key,這個(gè)鎖就是value,就是存在字典中(可以由GNUstep去參考得知).所以如果是同一鎖,@synchronized?(self)這里的self對(duì)象必須是同一個(gè)對(duì)象.
說了這么多,上面的都是常用的方案.,當(dāng)然還有其他方案,
線程同步總結(jié):
1.同步方案性能優(yōu)化對(duì)比:
這里是整理了一個(gè)由高到低的排序,也是測出來的,供大家參考:
os_unfair_lock?(只支持iOS10以后)
OSSpinLock (不建議使用,iOS10以后棄用)
dispatch_semaphore_t
pthread_mutex?
dispatch_queue (DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
NSLock
NSCondition
pthread_mutex?(recursive)
NSRecursiveLock
NSConditionLock
@synchronized
所以推薦使用dispatch_semaphore_t和pthread_mutex ,初始化代碼多的話,可以定義成宏.
2.自旋鎖和互斥鎖的對(duì)比
(雖然自旋鎖現(xiàn)在已經(jīng)不用了,因?yàn)橹挥幸粋€(gè)還是廢棄的,但是有時(shí)候面試喜歡問,所以這里我們還是說下)
一、什么時(shí)候用自旋鎖比較劃算?
預(yù)計(jì)線程的等待時(shí)間較短;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
二、什么時(shí)候用互斥鎖比較劃算?
預(yù)計(jì)線程等待時(shí)間較長;單核處理器;臨界區(qū)由IO操作;臨界區(qū)代碼復(fù)雜或者循環(huán)量大.
