iOS 锁总结（cc）

iOS锁机制详解

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#ios #cocoa #macos

于 2024-07-02 18:25:19 首次发布

iOS中atomic和synchrosize锁的本质是什么？

在iOS中，atomic和@synchronized锁的本质涉及底层的多线程同步机制。以下是关于这两者本质的详细解释：

atomic

定义与用途：
- atomic是Objective-C属性修饰符的一种，用于指示属性的存取方法是线程安全的。
- 当一个属性被声明为atomic时，编译器会生成线程安全的存取方法，以确保在多线程环境下该属性的访问不会导致数据竞争。
实现机制：
- 在Objective-C的运行时实现中（例如在objc4的实现里），atomic是通过自旋锁（spinlock_t）来实现的。
- 当一个线程尝试获取或设置atomic属性时，它会先获取自旋锁，执行操作后释放锁。这确保了同一时间只有一个线程能够访问该属性。
性能与限制：
- 虽然atomic能提供线程安全性，但它并不保证复合操作的原子性。例如，先检查后执行（check-then-act）的操作仍然可能不安全。
- atomic属性的存取操作相对于nonatomic会有更高的性能开销，因为涉及到锁的获取和释放。

https://blog.youkuaiyun.com/opentogether/article/details/144296336?sharetype=blogdetail&sharerId=144296336&sharerefer=PC&sharesource=opentogether&spm=1011.2480.3001.8118

@synchronized

定义与用途：
- @synchronized是Objective-C中的一个指令，用于创建一个互斥锁（mutex）来保护特定代码段的执行，防止多个线程同时执行该段代码。
- 它用于确保一段代码在同一时间只能被一个线程执行，从而避免数据竞争和条件竞争。
实现机制：
- @synchronized指令内部使用了一个互斥锁（mutex）来实现同步。
- 当线程进入@synchronized代码块时，会尝试获取锁。如果锁已经被其他线程持有，则当前线程会阻塞，直到锁被释放。
- 一旦线程获取了锁，它就可以安全地执行@synchronized代码块中的代码。执行完毕后，锁会被自动释放。
- 实现机制
  
  @synchronized 是基于 objc_sync 系列函数实现的。这些函数是由底层的 Runtime 提供的，主要包括：@synchronized 使用的锁是一种递归锁（recursive mutex）
- objc_sync_enter(id obj)
  - 当线程进入 @synchronized 块时，会调用 objc_sync_enter(obj)。
  - 这个方法会尝试获取 obj 作为锁。
  - 如果其他线程已经持有这个锁，当前线程会阻塞直到锁释放。
- objc_sync_exit(id obj)
  - 当线程退出 @synchronized 块时，会调用 objc_sync_exit(obj)。
  - 这个方法会释放持有的锁，并唤醒等待的线程。
性能与限制：
- 使用@synchronized可以确保线程安全，但也会引入一定的性能开销，特别是在高并发场景下。
- 与atomic不同，@synchronized可以用于保护更复杂的操作或代码段，而不仅仅是单个属性的存取。

总的来说，atomic和@synchronized在iOS中都是用于实现线程同步的机制，但它们的用途和实现方式有所不同。atomic主要用于保护属性的线程安全存取，而@synchronized则用于保护更广泛的代码段免受并发访问的影响。

扩展：

iOS中atomic属性的作用是什么？

synchronized锁的使用场景有哪些？

atomic和synchronized有何不同？

自旋锁

iOS中自己怎么实现一个自旋锁？

在iOS中，你可以使用OSSpinLock来实现自旋锁，但需要注意的是，从iOS 10和macOS 10.12开始，Apple已经弃用了OSSpinLock，因为它可能在高并发情况下导致优先级反转和其他问题。尽管如此，为了解释概念，我会首先展示一个基于OSSpinLock的简单示例，然后提供一个使用pthread_spinlock_t的替代方案。

使用`OSSpinLock`（已弃用，不推荐使用）

Objective-C

复制代码

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#import <libkern/OSSpinLock.h>

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OSSpinLock lock = OS_SPINLOCK_INIT;

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void criticalSection() {

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OSSpinLockLock(&lock);

7

// 临界区代码

8

OSSpinLockUnlock(&lock);

9

}

使用`pthread_spinlock_t`（推荐方法）

Objective-C

复制代码

1

#include <pthread.h>

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3

pthread_spinlock_t spinlock;

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5

// 初始化自旋锁

6

pthread_spin_init(&spinlock, PTHREAD_PROCESS_PRIVATE);

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8

void criticalSection() {

9

pthread_spin_lock(&spinlock);

10

// 临界区代码

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pthread_spin_unlock(&spinlock);

12

}

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// 在不再需要锁时销毁它

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pthread_spin_destroy(&spinlock);

在这个例子中，pthread_spinlock_t是POSIX线程库提供的自旋锁类型。使用pthread_spin_init函数初始化锁，并设置其为PTHREAD_PROCESS_PRIVATE，这意味着锁只能在同一进程的线程之间共享。在临界区前后分别调用pthread_spin_lock和pthread_spin_unlock函数来加锁和解锁。最后，当锁不再需要时，应调用pthread_spin_destroy来销毁锁。