iOS-26.锁的原理

ios底层文章汇总

1 多线程的资源抢夺问题

案例：买票 两个端口同时进行买票，第一个端口买票是总票数是1000张，没等第一个端口买票完成，第二个端口也从总票数为1000时进行买票，返回时均为1000-1，造成了数据错误

2 解决资源抢夺问题：加锁实现多读单写

当多个线程资源抢夺和数据安全问题的两种解决方案：

• 互斥锁（即同步锁）：@synchronized
• 自旋锁

2.1 互斥锁

• 保护临界区，确保同一时间，只有一条线程能够执行
• 只有一个地方需要加锁，大多都使用 self，这样可以避免单独再创建一个锁对象 @synchronized(self)
• 加了互斥锁的代码，当新线程访问时，如果发现其他线程正在执行锁定的代码，新线程就会进入休眠

互斥锁特点

• 互斥锁的锁定范围，应该尽量小，锁定范围越大，效率越差
• 能够加锁的任意 NSObject 对象
• 锁对象一定要保证所有的线程都能够访问

2.2 自旋锁

• 自旋锁与互斥锁类似，但它不是通过休眠使线程阻塞，而是忙等（即原地打转，称为自旋）阻塞状态
• 使用场景：锁持有的时间短，且线程不希望在重新调度上花太多成本时，就需要使用自旋锁，属性修饰符atomic，本身就有一把自旋锁
• 加入了自旋锁，当新线程访问代码时，如果发现有其他线程正在锁定代码，新线程会用死循环的方法，一直等待锁定的代码执行完成，即不停的尝试执行代码，比较消耗性能

2.3 自旋锁与互斥锁的比较

• 相同点：在同一时间，保证了只有一条线程执行任务，即同步

• 不同点：

  • 互斥锁：发现其他线程执行，当前线程 休眠（即就绪状态），进入等待执行，即挂起。一直等其他线程打开之后，然后唤醒执行
  • 自旋锁：发现其他线程执行，当前线程 一直询问，处于忙等状态，耗费的性能比较高

• 场景：根据任务复杂度区分，使用不同的锁，但判断不全时，更多是使用互斥锁去处理

  • 当前的任务状态比较短小精悍时，用自旋锁
  • 反之的，用互斥锁

2.4 atomic 原子锁 & nonatomic 非原子锁

atomic 和 nonatomic主要用于属性的修饰，以下是相关的一些说明：

• atomic是原子属性，是为多线程开发准备的，是默认属性！

  • 在属性的 setter 方法中，增加了锁(自旋锁)，保证同一时间，只有一条线程对属性进行写操作
  • 同一时间 单(线程)写多(线程)读的线程处理技术
  • Mac开发中常用

• nonatomic 是非原子属性

  • 没有锁,性能高
  • 移动端开发常用

atomic与nonatomic 的区别

• nonatomic

  • 非原子属性
  • 非线程安全，适合内存小的移动设备

• atomic

  • 原子属性(线程安全)，针对多线程设计的，默认值
  • 保证同一时间只有一个线程能够写入(但是同一个时间多个线程都可以读值)
  • atomic 本身就有一把锁(自旋锁) 单写多读
  • 线程安全，需要消耗大量的资源

iOS 开发的建议

• 所有属性都声明为 nonatomic
• 尽量避免多线程抢夺同一块资源 尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力