IOS開發－多線程開發之安全執行緒篇

IOS開發－多線程開發之安全執行緒篇
前言：一塊資源可能會被多個線程共用，也就是多個線程可能會訪問同一塊資源，比如多個線程訪問同一個對象、同一個變數、同一個檔案和同一個方法等。因此當多個線程訪問同一塊資源時，很容易會發生資料錯誤及資料不安全等問題。因此要避免這些問題，我們需要使用“線程鎖”來實現。   本文主要論述IOS建立鎖的方法（總結）： 一、使用關鍵字 1）@synchronized（互斥鎖） 優點：使用@synchronized關鍵字可以很方便地建立鎖對象，而且不用顯式的建立鎖對象。 缺點：會隱式添加一個異常處理來保護代碼，該異常處理會在異常拋出的時候自動釋放互斥鎖。而這種隱式的異常處理會帶來系統的額外開銷，為最佳化資源，你可以使用鎖對象。 二、“Object－C”語言 1）NSLock（互斥鎖） 2）NSRecursiveLock（遞迴鎖） 條件鎖，遞迴或迴圈方法時使用此方法實現鎖，可避免死結等問題。 3）NSConditionLock（條件鎖） 使用此方法可以指定，只有滿足條件的時候才可以解鎖。 4）NSDistributedLock（分布式鎖） 在IOS中不需要用到，也沒有這個方法，因此本文不作介紹，這裡寫出來只是想讓大家知道有這個鎖存在。 如果想要學習NSDistributedLock的話，你可以建立MAC OS的項目自己演練，方法請自行Google，謝謝。 三、C語言 1）pthread_mutex_t（互斥鎖） 2）GCD－訊號量（“互斥鎖”） 3）pthread_cond_t（條件鎖）   安全執行緒 —— 鎖 一、使用關鍵字： 1）@synchronized  // 執行個體類personPerson *person = [[Person alloc] init]; // 線程Adispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    @synchronized(person) {        [person personA];        [NSThread sleepForTimeInterval:3]; // 線程休眠3秒    }}); // 線程Bdispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    @synchronized(person) {        [person personB];    }}); 關鍵字@synchronized的使用，鎖定的對象為鎖的唯一標識，只有標識相同時，才滿足互斥。如果線程B鎖對象person改為self或其它標識，那麼線程B將不會被阻塞。你是否看到@synchronized(self) ，也是對的。它可以鎖任何對象，描述為@synchronized(anObj)。   二、Object－C語言 1）使用NSLock實現鎖  // 執行個體類personPerson *person = [[Person alloc] init];// 建立鎖NSLock *myLock = [[NSLock alloc] init]; // 線程Adispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    [myLock lock];    [person personA];    [NSThread sleepForTimeInterval:5];    [myLock unlock];}); // 線程Bdispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    [myLock lock];    [person personB];    [myLock unlock];});  程式運行結果：線程B會等待線程A解鎖後，才會去執行線程B。如果線程B把lock和unlock方法去掉之後，則線程B不會被阻塞，這個和synchronized的一樣，需要使用同樣的鎖對象才會互斥。 NSLock類還提供tryLock方法，意思是嘗試鎖定，當鎖定失敗時，不會阻塞進程，而是會返回NO。你也可以使用lockBeforeDate:方法，意思是在指定時間之前嘗試鎖定，如果在指定時間前都不能鎖定，也是會返回NO。 注意：鎖定(lock)和解鎖(unLock)必須配對使用   2）使用NSRecursiveLock類實現鎖   // 執行個體類personPerson *person = [[Person alloc] init];// 建立鎖對象NSRecursiveLock *theLock = [[NSRecursiveLock alloc] init]; // 建立遞迴方法static void (^testCode)(int);testCode = ^(int value) {    [theLock tryLock];    if (value > 0)    {        [person personA];        [NSThread sleepForTimeInterval:1];        testCode(value - 1);    }    [theLock unlock];}; //線程Adispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    testCode(5);}); //線程Bdispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    [theLock lock];    [person personB];    [theLock unlock];}); 如果我們把NSRecursiveLock類換成NSLock類，那麼程式就會死結。因為在此例子中，遞迴方法會造成鎖被多次鎖定（Lock），所以自己也被阻塞了。而使用NSRecursiveLock類，則可以避免這個問題。   3）使用NSConditionLock（條件鎖）類實現鎖： 使用此方法可以建立一個指定開鎖的條件，只有滿足條件，才能開鎖。  // 執行個體類personPerson *person = [[Person alloc] init];// 建立條件鎖NSConditionLock *conditionLock = [[NSConditionLock alloc] init]; // 線程Adispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    [conditionLock lock];    [person personA];    [NSThread sleepForTimeInterval:5];    [conditionLock unlockWithCondition:10];}); // 線程Bdispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    [conditionLock lockWhenCondition:10];    [person personB];    [conditionLock unlock];}); 線程A使用的是lock方法，因此會直接進行鎖定，並且指定了只有滿足10的情況下，才能成功解鎖。 unlockWithCondition:方法，建立條件鎖，參數傳入“整型”。lockWhenCondition:方法，則為解鎖，也是傳入一個“整型”的參數。   三、C語言 1）使用pthread_mutex_t實現鎖 注意：必須在標頭檔匯入：#import <pthread.h>  // 執行個體類personPerson *person = [[Person alloc] init]; // 建立鎖對象__block pthread_mutex_t mutex;pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 線程Adispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    pthread_mutex_lock(&mutex);    [person personA];    [NSThread sleepForTimeInterval:5];    pthread_mutex_unlock(&mutex);}); // 線程Bdispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    pthread_mutex_lock(&mutex);    [person personB];    pthread_mutex_unlock(&mutex);}); 實現效果和上例的相一致    2）使用GCD實現“鎖”（訊號量） GCD提供一種訊號的機制，使用它我們可以建立“鎖”（訊號量和鎖是有區別的，具體請自行百度）。  // 執行個體類personPerson *person = [[Person alloc] init]; // 建立並設定信量dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1); // 線程Adispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);    [person personA];    [NSThread sleepForTimeInterval:5];    dispatch_semaphore_signal(semaphore);}); // 線程Bdispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);    [person personB];    dispatch_semaphore_signal(semaphore);}); 效果也是和上例介紹的相一致。 我在這裡解釋一下代碼。dispatch_semaphore_wait方法是把訊號量加1，dispatch_semaphore_signal是把訊號量減1。 我們把訊號量當作是一個計數器，當計數器是一個非負整數時，所有通過它的線程都應該把這個整數減1。如果計數器大於0，那麼則允許訪問，並把計數器減1。如果為0，則訪問被禁止，所有通過它的線程都處於等待的狀態。   3）使用POSIX（條件鎖）建立鎖  // 執行個體類personPerson *person = [[Person alloc] init]; // 建立互斥鎖__block pthread_mutex_t mutex;pthread_mutex_init(&mutex, NULL);// 建立條件鎖__block pthread_cond_t cond;pthread_cond_init(&cond, NULL); // 線程Adispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    pthread_mutex_lock(&mutex);    pthread_cond_wait(&cond, &mutex);    [person personA];    pthread_mutex_unlock(&mutex);}); // 線程Bdispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    pthread_mutex_lock(&mutex);    [person personB];    [NSThread sleepForTimeInterval:5];    pthread_cond_signal(&cond);    pthread_mutex_unlock(&mutex);}); 效果：程式會首先調用線程B，在5秒後再調用線程A。因為線上程A中建立了等待條件鎖，線程B有啟用鎖，只有當線程B執行完後會啟用線程A。 pthread_cond_wait方法為等待條件鎖。 pthread_cond_signal方法為激動一個相同條件的條件鎖。     簡單總結： 一般來說，如果項目不大，我們都會偷點懶，直接使用關鍵字@synchronized建立鎖，懶人方法。其次可以使用蘋果提供的OC方法，最後才會去使用C去建立鎖。