atomic 和 nonatomic 有什么區(qū)別?

問題

在定義 property 的時候,atomicnonatomic 有何區(qū)別?

atomic的實(shí)現(xiàn)機(jī)制:

atomicproperty的修飾詞之一,表示是原子性的,使用方式為@property(atomic)int age;此時編譯器會自動生成 getter/setter 方法,最終會調(diào)用objc_getPropertyobjc_setProperty方法來進(jìn)行存取屬性。

若此時屬性用atomic修飾的話,在這兩個方法內(nèi)部使用os_unfair_lock 來進(jìn)行加鎖,來保證讀寫的原子性。鎖都在PropertyLocks 中保存著(在iOS平臺會初始化8個,mac平臺64個),在用之前,會把鎖都初始化好,在需要用到時,用對象的地址加上成員變量的偏移量為key,去PropertyLocks中去取。因此存取時用的是同一個鎖,所以atomic能保證屬性的存取時是線程安全的。

注:由于鎖是有限的,不用對象,不同屬性的讀取用的也可能是同一個鎖

atomic為什么不能保證絕對的線程安全:

atomicgetter/setter方法中加鎖,僅保證了存取時的線程安全,假設(shè)我們的屬性是@property(atomic)NSMutableArray *array;可變的容器時,無法保證對容器的修改是線程安全的.

在編譯器自動生產(chǎn)的getter/setter方法,最終會調(diào)用objc_getPropertyobjc_setProperty方法存取屬性,在此方法內(nèi)部保證了讀寫時的線程安全的,當(dāng)我們重寫getter/setter方法時,就只能依靠自己在getter/setter中保證線程安全

看到這里就可以了, 后面的內(nèi)容啰嗦,哈哈



@property(nonatomic, retain) UITextField *userName;
@property(atomic, retain) UITextField *userName;
@property(retain) UITextField *userName;

后兩行是一樣的,不寫的話默認(rèn)就是atomic

atomic 和 nonatomic 的區(qū)別在于,系統(tǒng)自動生成的 getter/setter 方法不一樣。如果你自己寫 getter/setter,那 atomic/nonatomic/retain/assign/copy 這些關(guān)鍵字只起提示作用,寫不寫都一樣。

對于atomic的屬性,系統(tǒng)生成的 getter/setter 會保證 get、set 操作的完整性,不受其他線程影響。比如,線程 A 的 getter 方法運(yùn)行到一半,線程 B 調(diào)用了 setter:那么線程 A 的 getter 還是能得到一個完好無損的對象。

nonatomic就沒有這個保證了。所以,nonatomic的速度要比atomic快。

不過atomic可并不能保證線程安全。如果線程 A 調(diào)了 getter,與此同時線程 B 、線程 C 都調(diào)了 setter——那最后線程 A get 到的值,3種都有可能:可能是 B、C set 之前原始的值,也可能是 B set 的值,也可能是 C set 的值。同時,最終這個屬性的值,可能是 B set 的值,也有可能是 C set 的值。

保證數(shù)據(jù)完整性——這個多線程編程的最大挑戰(zhàn)之一——往往還需要借助其他手段。


Atomic
  • 是默認(rèn)的
  • 會保證 CPU 能在別的線程來訪問這個屬性之前,先執(zhí)行完當(dāng)前流程
  • 速度不快,因?yàn)橐WC操作整體完成
Non-Atomic
  • 不是默認(rèn)的
  • 更快
  • 線程不安全
  • 如有兩個線程訪問同一個屬性,會出現(xiàn)無法預(yù)料的結(jié)果

假設(shè)有一個 atomic 的屬性 "name",如果線程 A 調(diào)[self setName:@"A"],線程 B 調(diào)[self setName:@"B"],線程 C 調(diào)[self name],那么所有這些不同線程上的操作都將依次順序執(zhí)行——也就是說,如果一個線程正在執(zhí)行 getter/setter,其他線程就得等待。因此,屬性 name 是讀/寫安全的。

但是,如果有另一個線程 D 同時在調(diào)[name release],那可能就會crash,因?yàn)?release 不受 getter/setter 操作的限制。也就是說,這個屬性只能說是讀/寫安全的,但并不是線程安全的,因?yàn)閯e的線程還能進(jìn)行讀寫之外的其他操作。線程安全需要開發(fā)者自己來保證。

如果 name 屬性是 nonatomic 的,那么上面例子里的所有線程 A、B、C、D 都可以同時執(zhí)行,可能導(dǎo)致無法預(yù)料的結(jié)果。如果是 atomic 的,那么 A、B、C 會串行,而 D 還是并行的。


蘋果的官方文檔 有解釋了,下面我們舉例子解釋一下背后的原理。

//@property(nonatomic, retain) UITextField *userName;
//系統(tǒng)生成的代碼如下:

- (UITextField *) userName {
    return userName;
}

- (void) setUserName:(UITextField *)userName_ {
    [userName_ retain];
    [userName release];
    userName = userName_;
}

而 atomic 版本的要復(fù)雜一些:

//@property(retain) UITextField *userName;
//系統(tǒng)生成的代碼如下:

- (UITextField *) userName {
    UITextField *retval = nil;
    @synchronized(self) {
        retval = [[userName retain] autorelease];
    }
    return retval;
}

- (void) setUserName:(UITextField *)userName_ {
    @synchronized(self) {
      [userName release];
      userName = [userName_ retain];
    }
}

簡單來說,就是 atomic 會加一個鎖來保障線程安全,并且引用計(jì)數(shù)會 +1,來向調(diào)用者保證這個對象會一直存在。假如不這樣做,如有另一個線程調(diào) setter,可能會出現(xiàn)線程競態(tài),導(dǎo)致引用計(jì)數(shù)降到0,原來那個對象就釋放掉了。
要注意那個鎖并不能『保證線程安全』。

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