iOS底层探索之多线程(十八)——锁篇章的完结篇(手把手两种方式带你实现一个读写锁!)

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iOS 开发,各种锁你了解多少?手把手带你两种方式实现一个读写锁!

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上篇博客中已经通过 SwiftFoundation源码分析NSLockNSCondtionNSRecursiveLockNSCondition等锁了,那么本篇博将手把手带你实现一个读写锁

iOS底层探索之多线程(一)—进程和线程

iOS底层探索之多线程(二)—线程和锁

iOS底层探索之多线程(三)—初识GCD

iOS底层探索之多线程(四)—GCD的队列

iOS底层探索之多线程(五)—GCD不同队列源码分析

iOS底层探索之多线程(六)—GCD源码分析(sync 同步函数、async 异步函数)

iOS底层探索之多线程(七)—GCD源码分析(死锁的原因)

iOS底层探索之多线程(八)—GCD源码分析(函数的同步性、异步性、单例)

iOS底层探索之多线程(九)—GCD源码分析(栅栏函数)

iOS底层探索之多线程(十)—GCD源码分析( 信号量)

iOS底层探索之多线程(十一)—GCD源码分析(调度组)

iOS底层探索之多线程(十二)—GCD源码分析(事件源)

iOS底层探索之多线程(十三)—锁的种类你知多少?

iOS底层探索之多线程(十四)—关于@synchronized锁你了解多少?

iOS底层探索之多线程(十五)—@synchronized源码分析

iOS底层探索之多线程(十六)——锁分析(NSLock、NSCondtion、NSRecursiveLock、NSCondition)

iOS底层探索之多线程(十七)——通过 Swift的Foundation源码分析锁(NSLock、NSCondition、NSRecursiveLock)

1. 什么是读写锁?

在开始之前,先来了解一下,什么是读写锁

  • 读写锁实际是⼀种特殊的⾃旋锁,它把对共享资源的访问者划分成读者写者,读者只对共享资源进⾏读访问,写者则需要对共享资源进⾏写操作
  • 这种锁相对于⾃旋锁⽽⾔,能提⾼并发性,因为在多处理器系统中,它允许同时有多个读者访问共享资源,最⼤可能的读者数为实际的逻辑CPU数
  • 写者是排他性的,⼀个读写锁同时只能有⼀个写者或多个读者(与CPU数相关),但不能同时既有读者⼜有写者,在读写锁保持期间也是抢占失效的。
  • 如果读写锁当前没有读者,也没有写者,那么写者可以⽴刻获得读写锁,否则它必须⾃旋在那⾥,直到没有任何写者或读者。
  • 如果读写锁没有写者,那么读者可以⽴即获得该读写锁,否则读者必须⾃旋在那⾥,直到写者释放该读写锁。
  • ⼀次只有⼀个线程可以占有写模式的读写锁, 但是可以有多个线程同时占有读模式的读写锁,正是因为这个特性,当读写锁是写加锁状态时,在这个锁被解锁之前,所有试图对这个锁加锁的线程都会被阻塞
  • 当读写锁在读加锁状态时,所有试图以读模式对它进⾏加锁的线程都可以得到访问权,但是如果线程希望以写模式对此锁进⾏加锁, 它必须直到所有的线程释放锁
  • 通常的情况是当读写锁处于读模式锁住状态时,如果有另外线程试图以写模式加锁,读写锁通常会阻塞随后的读模式锁请求,这样可以避免读模式锁⻓期占⽤,⽽等待的写模式锁请求⻓期阻塞
  • 读写锁适合于对数据结构的读次数⽐写次数多得多的情况。 因为, 读模式锁定时可以共享, 以写模式锁住时意味着独占,所以读写锁⼜叫 共享-独占锁

那我们该如果封装实现一个读写锁呢?

首先我们要明白读写锁的核心功能是什么?毫无疑问肯定是:多读单写

  • 多读就是允许多条线程对这个内存空间进行读取操作。
  • 单写就是同一时刻只能有一个线程,对这一片内存空间进行写操作,如果有多个写操作,数据肯定就错乱了,这是我们所不能允许的。
  • 写与写要互斥:,A写完了,B才能进行写。
  • 读与写要互斥:A在写的时候,B不能读,必须要等 A写完B再去读。
  • 读写不能堵塞主线程,不能影响正常的程序运行。

既然所有的注意点和功能点都清楚了,那么废话不多少,开工吧!这里将通过两种方式进行实现分别是pthreadAPIGCDAPI

2. pthread 实现读写锁

那么首先,我们先使用pthread来实现一下,模拟火车票的情况,代码如下:

//注意这里要导入头文件
#import <pthread.h>

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, assign) NSUInteger trainTickets;//火车票数量
@property (nonatomic, assign) pthread_rwlock_t jpLock;// 锁

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
	[super viewDidLoad];
	self.trainTickets = 0;
	[self jp_Test];
}
  • 读操作
	// 读方法
-(void)jP_read{
		// 读加锁
	pthread_rwlock_rdlock(&_jpLock);
	sleep(1);
	NSLog(@"读取火车票数量为:%zd", self.trainTickets);
		// 解锁
	pthread_rwlock_unlock(&_jpLock);
}
  • 写操作
	// 写方法
-(void)jP_write{
		// 写加锁
	pthread_rwlock_wrlock(&_jpLock);

	sleep(1);
	NSLog(@"写入后火车票数量为:%zd", ++self.trainTickets);
		// 解锁
	pthread_rwlock_unlock(&_jpLock);
}

  • 来看看运行结果如何

代码运行结果 代码完美运行,非常完美!结果很正常,没有错乱! 厉害了,666

  • pthread API

  • pthread_rwlock_t lock; // 结构

  • pthread_rwlock_init(&lock, null); // 初始化

  • pthread_rwlock_rdlock(&lock); // 读加锁

  • pthread_rwlock_tryrdlock(&lock); // 读尝试加锁

  • pthread_rwlock_wdlock(&lock); // 写加锁

  • pthread_rwlock_trywdlock(&lock); // 写尝试加锁

  • pthread_rwlock_unlock(&lock); // 解锁

  • pthread_rwlock_destory(&lock); // 销毁

3. GCD 实现读写锁

上面👆已经用pthread实现了读写锁,那么现在就用我们比较熟悉的 GCD来实现一下吧!

  • GCD实现代码如下: GCD实现代码
  • GCD实现运行结果如下:

GCD实现运行架构

结果和上面用pthread实现的效果是一样的,这里就不过多分析了,代码注释都有,相信大家都懂的!

你懂的!

4. 总结

  • 读写锁的核心功能就是多读单写
  • 写与写要互斥
  • 读与写要互斥
  • 读写不能堵塞主线程,不能影响正常的程序运行。

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