iOS多线程

turboksiOS79

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多线程常见方案

一、GCD的函数:

GCD中有2个用来执行任务的函数

queue:队列

block:任务

1.    用同步的方式执行任务

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);


2.    用异步的方式执行任务

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);


二、GCD的队列:

GCD的队列可以分为2大类型

1.    并发队列(Concurrent Dispatch Queue)

    -    可以让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程同时执行任务)

    -    并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效

2.    串行队列(Serial Dispatch Queue)

    -    让任务一个接着一个地执行(一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)


三、多线程术语:

有4个术语比较容易混淆:同步、异步、并发、串行

1.    同步和异步主要影响:能不能开启新的线程

    -    同步:在当前线程中执行任务,不具备开启新线程的能力

    -    异步:在新的线程中执行任务,具备开启新线程的能力

2.    并发和串行主要影响:任务的执行方式

    -    并发:多个任务并发(同时)执行

    -    串行:一个任务执行完毕后,再执行下一个任务


四、各种队列的执行效果:



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执行效果


五、队列组:

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        NSLog(@"1");

    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        NSLog(@"2");

    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        NSLog(@"3");

    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        NSLog(@"4");

    });

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{

        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{

            NSLog(@"结束!");

        });

    });

}

 ProjectTwo[3114:100673] 1

 ProjectTwo[3114:100678] 2

 ProjectTwo[3114:100672] 3

 ProjectTwo[3114:100682] 4

 ProjectTwo[3114:100591] 结束!


六、多线程的安全隐患及方案:

资源共享:

    -    1块资源可能会被多个线程共享,也就是多个线程访问同一块资源

    -    比如多个线程访问同一个变量、同一个文件、同一个对象

当多个线程访问同一块资源的时候,很容易引发数据错乱和数据安全的问题。


解决方案:

使用线程同步技术(同步,就是协同步调,按照规定的先后顺序执行)

常见的线程同步技术是 “加锁”!


同步方案汇总:

OSSpinLock

os_unfair_lock

pthread_mutex

dispatch_semaphore

dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

NSLock

NSRecursiveLock

NSCondition

NSConditionLock

@synchronized

1.    OSSpinLock

    OSSpinLock叫做 “自旋锁” ,等待锁的线程会处于忙等状态,一直占用着CPU资源。

    目前已将不再安全,可能会出现优先级反转的问题。

        -    如果等待锁的有消极较高,它会一直占用着CPU资源,优先级低的线程就无法释放锁

        -    需要导入头文件#import<Libkern/OSAtomic.h>



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OSSpinLock


2.    os_unfair_lock

    os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock ,从iOS10开始才支持

    从底层调用看,等待os_unfair_lock锁的线程会处于休眠状态,并非忙等

    需要导入头文件#import<oc/lock.h>



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os_unfair_lock


3.    pthread_mutex

    mutex叫做”互斥锁”,等待锁的线程会处于休眠状态

    需要导入头文件#import<pthread.h>



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pthread_mutex


        pthread_mutex – 递归锁


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pthread_mutex – 递归锁

        pthread_mutex – 条件


2361104-edd425c47db73a17.png      

  pthread_mutex – 条件


4.    NSLockNSRecursiveLock

    NSLock是对mutex普通锁的封装


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NSLock

    NSRecursiveLock也是对mutex递归锁的封装,API跟NSLock基本一致

5.    NSCondition

    NSCondition是对mutex和cond的封装



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NSCondition


6.    NSConditionLock

    NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装,可以设置具体的条件值



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NSConditionLock

7.    dispatch_semaphore

    semaphore叫做”信号量”

    信号量的初始值,可以用来控制线程并发访问的最大数量

    信号量的初始值为1,代表同时只允许1条线程访问资源,保证线程同步



2361104-cabe015c8156ce7e.png

dispatch_semaphore

8.    dispatch_queue

    直接使用GCD的串行队列,也是可以实现线程同步的



2361104-f575edf3ec2b9a1c.png

dispatch_queue

9.    @synchronized

    @synchronized是对mutex递归锁的封装

    源码查看:objc4中的objc-sync.mm文件

    @synchronized(obj)内部会生成obj对应的递归锁,然后进行加锁、解锁操作



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@synchronized


七、iOS线程同步方案性能对比:

性能从高到低排序

os_unfair_lock

OSSpinLock

dispatch_semaphore

pthread_mutex

dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

NSLock

NSCondition

pthread_mutex(recursive)

NSRecursiveLock

NSConditionLock

@synchronized


八、自旋锁、互斥锁比较

什么情况使用自旋锁比较划算?

    -    预计线程等待锁的时间很短

    -    加锁的代码(临界区)经常被调用,但竞争情况很少发生

    -    CPU资源不紧张

    -    多核处理器

什么情况使用互斥锁比较划算?

    -    预计线程等待锁的时间较长

    -    单核处理器

    -    临界区有IO操作

    -    临界区代码复杂或者循环量大

    -    临界区竞争非常激烈


九、atomic

atomic用于保证属性setter、getter的原子性操作,相当于在getter和setter内部加了线程同步的锁

可以参考源码objc4的objc-accessors.mm

它并不能保证使用属性的过程是线程安全的


十、iOS中的读写安全方案

同一时间,只能有1个线程进行写的操作

同一时间,允许有多个线程进行读的操作

同一时间,不允许既有写的操作,又有读的操作

上面的场景就是典型的“多读单写”,经常用于文件等数据的读写操作,iOS中的实现方案有

    pthread_rwlock:读写锁

    dispatch_barrier_async:异步栅栏调用


pthread_rwlock:

    等待锁的线程会进入休眠



2361104-85667b2b724bbdbc.png

pthread_rwlock


dispatch_barrier_async

这个函数传入的并发队列必须是自己通过dispatch_queue_cretate创建的

如果传入的是一个串行或是一个全局的并发队列,那这个函数便等同于dispatch_async函数的效果


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dispatch_barrier_async


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