iOS多线程下的数据安全

多线程操作共享资源的问题

在多线程的环境下,共享的资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会操作同一块资源.
当多个线程操作同一块资源时,很容易引发数据错乱和数据安全问题,数据有可能丢失,有可能增加,有可能错乱.
经典案例 : 火车站卖票,商品抢购
线程安全:同一块资源,被多个线程同时读写操作时,任然能够得到正确的结果,称之为线程是安全的.

如何解决

在多线程操作过程中，如何保护共享数据，其实已经是一个众所周知的事情了，这里总结下自己试过的处理方法：

@synchronized
NSLock
dispatch_semaphore_signal

@synchronized

的作用是创建一个互斥锁，保证此时没有其它线程对self对象进行修改。这个是objective-c的一个锁定令牌，防止self对象在同一时间内被其它线程访问，起到线程的保护作用。
互斥锁的优缺点：
优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题；
缺点：需要消耗大量的CPU资源。

dispatch_semaphore

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：
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
这个函数会使传入的信号量semaphore的值加1；

(3) dispatch_semaphore_wait的声明为：
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
这个函数会使传入的信号量semaphore的值减1；这个函数的作用是这样的，如果semaphore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semaphore的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout

下面以典案例购买火车票为例来说明用法

@interface ViewController ()
{
    dispatch_semaphore_t semaphore;
}

@property (assign, nonatomic) NSInteger ticketNumber;
@property (strong, nonatomic) NSLock *lock;

@end

@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    
    self.ticketNumber = 100;
    self.lock = [[NSLock alloc]init];
    semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i++) {
        NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTicketsWithNSLock) object:nil];
        [thread setName:[NSString stringWithFormat:@"售票员-%zd",i]];
        [thread start];
    }
}
@end

使用Synchronized

- (void)sellTicketsWithSynchronized
{
    while (true) {
        @synchronized(self){
            if (self.ticketNumber > 0) {
                self.ticketNumber --;
                NSThread *thread = [NSThread currentThread];
                NSLog(@"%@卖了一张票,还剩%ld张票",[thread name],self.ticketNumber);
            }else{
                // 退出当前线程
                [NSThread exit];
            }
        }
    }
}

使用NSLock

- (void)sellTicketsWithNSLock
{
    while (true) {
        [self.lock lock];
        if (self.ticketNumber > 0) {
            self.ticketNumber --;
            NSThread *thread = [NSThread currentThread];
            NSLog(@"%@卖了一张票,还剩%ld张票",[thread name],self.ticketNumber);
        }else{
            // 退出当前线程
            [NSThread exit];
        }
         [self.lock unlock]; // 解锁
    }
}

使用Semaphore

- (void)sellTicketsWithSemaphore
{
    while (true) {
        //信号==0就阻塞当前线程等待timeout，>0就继续执行下面的语句信号量的值减1
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        if (self.ticketNumber > 0) {
            self.ticketNumber --;
            NSThread *thread = [NSThread currentThread];
            NSLog(@"%@卖了一张票,还剩%ld张票",[thread name],self.ticketNumber);
        }else{
            // 退出当前线程
            [NSThread exit];
        }
        // 信号 +1
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    }
}

demo地址：https://github.com/destinyzhao/ThreadSafeDemo