一、前言
保持线程同步的方式有@synchronized、NSLock、dispatch_semaphore、NSCondition、pthread_mutex、OSSpinLock。下面我们先分别介绍几种加锁方式的使用，在使用一个案例来对他们进行性能对比
二、介绍与使用
2.1、@synchronized
NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
@synchronized(obj) {
NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
sleep(3);
NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
}
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
sleep(1);
@synchronized(obj) {
NSLog(@"需要线程同步的操作2");
}
});
@synchronized(obj)指令使用的obj为该锁的唯一标识，只有当标识相同时，才满足互斥，如果线程2中的@synchronized(obj)改为@synchronized(self),刚线程2就不会被阻塞，@synchronized指令实现锁的优点就是我们不需要在代码中显式的创建锁对象，便可以实现锁的机制，但作为一种预防措施，@synchronized块会隐式的添加一个异常处理例程来保护代码，该处理例程会在异常抛出的时候自动的释放互斥锁。所以如果不想让隐式的异常处理例程带来额外的开销，你可以考虑使用锁对象。
上面结果的执行结果为：
SafeMultiThread[35945:580107] 需要线程同步的操作1 开始
SafeMultiThread[35945:580107] 需要线程同步的操作1 结束
SafeMultiThread[35945:580118] 需要线程同步的操作2
2.2、dispatch_semaphore
dispatch_semaphore_t signal = dispatch_semaphore_create(1);
dispatch_time_t overTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3 * NSEC_PER_SEC);
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
dispatch_semaphore_wait(signal, overTime);
NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
sleep(2);
NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
dispatch_semaphore_signal(signal);
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
sleep(1);
dispatch_semaphore_wait(signal, overTime);
NSLog(@"需要线程同步的操作2");
dispatch_semaphore_signal(signal);
});
dispatch_semaphore是GCD用来同步的一种方式，与他相关的共有三个函数，分别是dispatch_semaphore_create，dispatch_semaphore_signal，dispatch_semaphore_wait。
（1）dispatch_semaphore_create的声明为：
dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value);
传入的参数为long，输出一个dispatch_semaphore_t类型且值为value的信号量。
值得注意的是，这里的传入的参数value必须大于或等于0，否则dispatch_semaphore_create会返回NULL。
（2）dispatch_semaphore_signal的声明为：
long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema)
这个函数会使传入的信号量dsema的值加1；
(3) dispatch_semaphore_wait的声明为：
long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)；
这个函数会使传入的信号量dsema的值减1；这个函数的作用是这样的，如果dsema信号量的值大于0，该函数所处线程就继续执行下面的语句，并且将信号量的值减1；如果desema的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout（注意timeout的类型为dispatch_time_t，不能直接传入整形或float型数），如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了，且该函数（即dispatch_semaphore_wait）所处线程获得了信号量，那么就继续向下执行并将信号量减1。如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0，那么等到timeout时，其所处线程自动执行其后语句。
dispatch_semaphore 是信号量，但当信号总量设为 1 时也可以当作锁来。在没有等待情况出现时，它的性能比 pthread_mutex 还要高，但一旦有等待情况出现时，性能就会下降许多。相对于 OSSpinLock 来说，它的优势在于等待时不会消耗 CPU 资源。
如上的代码，如果超时时间overTime设置成>2，可完成同步操作。如果overTime<2的话，在线程1还没有执行完成的情况下，此时超时了，将自动执行下面的代码。
上面代码的执行结果为：
SafeMultiThread[35945:579032] 需要线程同步的操作1 开始
SafeMultiThread[35945:579032] 需要线程同步的操作1 结束
SafeMultiThread[35945:579033] 需要线程同步的操作2
如果把超时时间设置为<2s的时候，执行的结果就是：
SafeMultiThread[30834:434334] 需要线程同步的操作1 开始
SafeMultiThread[30834:434332] 需要线程同步的操作2
SafeMultiThread[30834:434334] 需要线程同步的操作1 结束
2.3、NSLock
NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
//[lock lock];
[lock lockBeforeDate:[NSDate date]];
NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
sleep(2);
NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
[lock unlock];
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
sleep(1);
if ([lock tryLock]) {//尝试获取锁，如果获取不到返回NO，不会阻塞该线程
NSLog(@"锁可用的操作");
[lock unlock];
}else{
NSLog(@"锁不可用的操作");
}
NSDate *date = [[NSDate alloc] initWithTimeIntervalSinceNow:3];
if ([lock lockBeforeDate:date]) {//尝试在未来的3s内获取锁，并阻塞该线程，如果3s内获取不到恢复线程, 返回NO,不会阻塞该线程
NSLog(@"没有超时，获得锁");
[lock unlock];
}else{
NSLog(@"超时，没有获得锁");
}
});
NSLock是Cocoa提供给我们最基本的锁对象，这也是我们经常所使用的，除lock和unlock方法外，NSLock还提供了tryLock和lockBeforeDate:两个方法，前一个方法会尝试加锁，如果锁不可用(已经被锁住)，刚并不会阻塞线程，并返回NO。lockBeforeDate:方法会在所指定Date之前尝试加锁，如果在指定时间之前都不能加锁，则返回NO。
上面代码的执行结果为：
SafeMultiThread[35911:575795] 需要线程同步的操作1 开始
SafeMultiThread[35911:575781] 锁不可用的操作
SafeMultiThread[35911:575795] 需要线程同步的操作1 结束
SafeMultiThread[35911:575781] 没有超时，获得锁
2.4、NSRecursiveLock递归锁
//NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
NSRecursiveLock *lock = [[NSRecursiveLock alloc] init];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
static void (^RecursiveMethod)(int);
RecursiveMethod = ^(int value) {
[lock lock];
if (value > 0) {
NSLog(@"value = %d", value);
sleep(1);
RecursiveMethod(value - 1);
}
[lock unlock];
};
RecursiveMethod(5);
});
NSRecursiveLock实际上定义的是一个递归锁，这个锁可以被同一线程多次请求，而不会引起死锁。这主要是用在循环或递归操作中。
这段代码是一个典型的死锁情况。在我们的线程中，RecursiveMethod是递归调用的。所以每次进入这个block时，都会去加一次锁，而从第二次开始，由于锁已经被使用了且没有解锁，所以它需要等待锁被解除，这样就导致了死锁，线程被阻塞住了。调试器中会输出如下信息：
SafeMultiThread[30928:449008] value = 5
SafeMultiThread[30928:449008] *** -[NSLock lock]: deadlock (<NSLock: 0x7fd811d28810> '(null)')
SafeMultiThread[30928:449008] *** Break on _NSLockError() to debug.
在这种情况下，我们就可以使用NSRecursiveLock。它可以允许同一线程多次加锁，而不会造成死锁。递归锁会跟踪它被lock的次数。每次成功的lock都必须平衡调用unlock操作。只有所有达到这种平衡，锁最后才能被释放，以供其它线程使用。
如果我们将NSLock代替为NSRecursiveLock，上面代码则会正确执行。
SafeMultiThread[30949:450684] value = 5
SafeMultiThread[30949:450684] value = 4
SafeMultiThread[30949:450684] value = 3
SafeMultiThread[30949:450684] value = 2
SafeMultiThread[30949:450684] value = 1
