IOS开发－多线程开发之线程安全篇

前言：一块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源，比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件和同一个方法等。因此当多个线程访问同一块资源时，很容易会发生数据错误及数据不安全等问题。因此要避免这些问题，我们需要使用“线程锁”来实现。

本文主要论述IOS创建锁的方法（总结）：

一、使用关键字

1）@synchronized（互斥锁）

优点：使用@synchronized关键字可以很方便地创建锁对象，而且不用显式的创建锁对象。

缺点：会隐式添加一个异常处理来保护代码，该异常处理会在异常抛出的时候自动释放互斥锁。而这种隐式的异常处理会带来系统的额外开销，为优化资源，你可以使用锁对象。

二、“Object－C”语言

1）NSLock（互斥锁）

2）NSRecursiveLock（递归锁）

条件锁，递归或循环方法时使用此方法实现锁，可避免死锁等问题。

3）NSConditionLock（条件锁）

使用此方法可以指定，只有满足条件的时候才可以解锁。

4）NSDistributedLock（分布式锁）

在IOS中不需要用到，也没有这个方法，因此本文不作介绍，这里写出来只是想让大家知道有这个锁存在。

如果想要学习NSDistributedLock的话，你可以创建MAC OS的项目自己演练，方法请自行Google，谢谢。

三、C语言

1）pthread_mutex_t（互斥锁）

2）GCD－信号量（“互斥锁”）

3）pthread_cond_t（条件锁）

线程安全 —— 锁

一、使用关键字：

1）@synchronized

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    @synchronized(person) {
        [person personA];
        [NSThread sleepForTimeInterval:3]; // 线程休眠3秒
    }
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    @synchronized(person) {
        [person personB];
    }
});

关键字@synchronized的使用，锁定的对象为锁的唯一标识，只有标识相同时，才满足互斥。如果线程B锁对象person改为self或其它标识，那么线程B将不会被阻塞。你是否看到@synchronized(self) ，也是对的。它可以锁任何对象，描述为@synchronized(anObj)。

二、Object－C语言

1）使用NSLock实现锁

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];
// 创建锁
NSLock *myLock = [[NSLock alloc] init];

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [myLock lock];
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    [myLock unlock];
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [myLock lock];
    [person personB];
    [myLock unlock];
});

程序运行结果：线程B会等待线程A解锁后，才会去执行线程B。如果线程B把lock和unlock方法去掉之后，则线程B不会被阻塞，这个和synchronized的一样，需要使用同样的锁对象才会互斥。

NSLock类还提供tryLock方法，意思是尝试锁定，当锁定失败时，不会阻塞进程，而是会返回NO。你也可以使用lockBeforeDate:方法，意思是在指定时间之前尝试锁定，如果在指定时间前都不能锁定，也是会返回NO。

注意：锁定(lock)和解锁(unLock)必须配对使用

2）使用NSRecursiveLock类实现锁

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];
// 创建锁对象
NSRecursiveLock *theLock = [[NSRecursiveLock alloc] init];

// 创建递归方法
static void (^testCode)(int);
testCode = ^(int value) {
    [theLock tryLock];
    if (value > 0)
    {
        [person personA];
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        testCode(value - 1);
    }
    [theLock unlock];
};

//线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    testCode(5);
});

//线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [theLock lock];
    [person personB];
    [theLock unlock];
});

如果我们把NSRecursiveLock类换成NSLock类，那么程序就会死锁。因为在此例子中，递归方法会造成锁被多次锁定（Lock），所以自己也被阻塞了。而使用NSRecursiveLock类，则可以避免这个问题。

3）使用NSConditionLock（条件锁）类实现锁：

使用此方法可以创建一个指定开锁的条件，只有满足条件，才能开锁。

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];
// 创建条件锁
NSConditionLock *conditionLock = [[NSConditionLock alloc] init];

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [conditionLock lock];
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    [conditionLock unlockWithCondition:10];
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [conditionLock lockWhenCondition:10];
    [person personB];
    [conditionLock unlock];
});

线程A使用的是lock方法，因此会直接进行锁定，并且指定了只有满足10的情况下，才能成功解锁。

unlockWithCondition:方法，创建条件锁，参数传入“整型”。lockWhenCondition:方法，则为解锁，也是传入一个“整型”的参数。

三、C语言

1）使用pthread_mutex_t实现锁

注意：必须在头文件导入：#import <pthread.h>

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 创建锁对象
__block pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    [person personB];
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

实现效果和上例的相一致

2）使用GCD实现“锁”（信号量）

GCD提供一种信号的机制，使用它我们可以创建“锁”（信号量和锁是有区别的，具体请自行百度）。

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 创建并设置信量
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    [person personA];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    [person personB];
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

效果也是和上例介绍的相一致。

我在这里解释一下代码。dispatch_semaphore_wait方法是把信号量加1，dispatch_semaphore_signal是把信号量减1。

我们把信号量当作是一个计数器，当计数器是一个非负整数时，所有通过它的线程都应该把这个整数减1。如果计数器大于0，那么则允许访问，并把计数器减1。如果为0，则访问被禁止，所有通过它的线程都处于等待的状态。

3）使用POSIX（条件锁）创建锁

// 实例类person
Person *person = [[Person alloc] init];

// 创建互斥锁
__block pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
// 创建条件锁
__block pthread_cond_t cond;
pthread_cond_init(&cond, NULL);

// 线程A
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);
    [person personA];
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

// 线程B
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    [person personB];
    [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    pthread_cond_signal(&cond);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
});

效果：程序会首先调用线程B，在5秒后再调用线程A。因为在线程A中创建了等待条件锁，线程B有激活锁，只有当线程B执行完后会激活线程A。

pthread_cond_wait方法为等待条件锁。

pthread_cond_signal方法为激动一个相同条件的条件锁。

简单总结：

一般来说，如果项目不大，我们都会偷点懒，直接使用关键字@synchronized建立锁，懒人方法。其次可以使用苹果提供的OC方法，最后才会去使用C去建立锁。

本文参考文章：

iOS多线程开发（四）－－－线程同步

Objective-C中不同方式实现锁(一)

信号量与互斥锁

博文作者：GarveyCalvin

博文出处：http://www.cnblogs.com/GarveyCalvin/

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