iOS线程锁的研究

iOS线程锁的研究

在开始说线程锁之前，我们需要了解线程的概念。

什么是线程

线程，有时被称为轻量级进程（LWP），是程序执行流的最小单元。一个标准的线程由线程ID，当前指令指针，寄存器集合和堆栈组成。

大多数的软件应用中，线程的数量都不止一个。多个线程可以互不干扰地并发执行，并共享的全局变量和堆的数据。

那什么情况下，我们会用多线程：

1.某个操作可能会陷入长时间等待，等待的线程会进入睡眠状态，无法继续执行，多线程执行可以有效利用等待的时间。典型的例子是等待网络响应。

2.某个操作（类似有算法的方法）会消耗大量的时间，如果只有一个线程，程序和用户之间的交互会中断，多线程可以让主线程负责交互，另一个线程负责计算。

3.程序本身逻辑就要并发，例如下载程序

4.多核计算机，本身具有同时具有多个线程的能力（充分利用硬件优势）

5.多线程主数据共享方面效率要高很多

线程调度与优先级

线程调度

在多道程序系统中，进程的数量往往多于处理器的个数，进程争用处理器的情况在所难免。处理器调度是对处理器进行分配，就是从就绪队列中，按照一定的算法，选择一个进程并将处理器分配给他运行，以实现进程的并发执行。

线程的调度准则主要如下：

• CPU利用率

• 系统吞吐量

• 周转时间

• 等待时间

• 响应时间

线程正常的调度过程，详情如下：

线程调度

线程通常的三种状态：

• 运行:此线程正在执行

• 就绪:此线程可以立刻运行，但CPU已经被占用

• 等待:此线程正在等待某一事件

除了正常的线程调度之外，现在普遍的操作系统还带有优先级调度，即优先级高的限制性，具体的内部实现详见线程的调度，这里需要说明一下，线程优先级的改变主要有三种方式：

1.用户制定优先级

2.根据进入优先级的频繁程度提升或降低优先级

3.长时间得不到调用而被提升优先级

伴随多线程的出现，不同的线程访问同一资源，在保证资源的正确性的前提下，线程锁的概念就运应而生。

锁

线程的同步的实现原理本质即为锁的现实，在介绍iOS中的同步锁之前，我们首先需要介绍锁的类型。

锁的类型

二元信号量（Binary Semaphore）

二元信号量是最简单的一种锁，它只有两种状态：占用与非占用。它适合只能被唯一一个线程独占访问的资源。当二元信号量处于非占用状态时，第一个试图获取该二元信号量的线程会获得该锁，并将二元信号量置为占用状态。第二个试图获取该二元信号量的线程将会等待，直到该锁的释放。

互斥量（Mutex）

互斥量与信号量非常类似，区别就在于信号量可以被任意的线程获取并释放，互斥量则要求哪个线程获取了互斥量，哪个线程就要负责释放。

临界区（Critical Section）

与互斥锁类似，但比互斥锁更为严格，临界区的作用范围仅限于本进程，其余线程不可获取该锁。

读写锁（Read-Write Lock）

这里不详细介绍，读写锁三种状态：自由／共享／独占有两种获取方式：共享和独占

当以共享方式去获取锁时，除了独占状态需等待，其余状态均可获取；

当以独占方式去获取锁时，线程必须等待锁被所有资源释放后，才可以获取；

条件变量（Condition Variable）

该锁类似一个塞子，不同的线程均可以等待相同的条件，但只有满足条件的线程才会被唤醒。

iOS中存在的同步锁

（未完待续）