探寻iOS多线程

iOS中的常见多线程方案

image.png

GCD

GCD中有2个用来执行任务的函数

• 用同步的方式执行任务
  dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
• 用异步的方式执行任务
  dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

GCD源码：https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch

GCD的队列

GCD的队列可以分为2大类型

• 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）
  可以让多个任务并发执行（自动开启多个线程同时执行任务）
  并发功能只有在异步函数下才有效
• 串行队列（Serial Dispatch Queue）
  让任务一个接着一个地执行

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

并发和串行主要影响：任务的执行方式
并发：多个任务并发执行
串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列（产生死锁）

GCD Group

下面场景如何实现？

• 异步并发执行任务1、任务2
• 等任务1、任务2都执行完毕后，再回到主线程执行任务3

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"Task-1");
    });
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"Task-2");
    });
    
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"Task-3");
    });

iOS中的线程同步方案

当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题。
常见的解决方案：使用线程同步技术。
iOS中，常见的线程锁有以下几个：

• OSSpinLock
• os_unfair_lock
• pthread_mutex
• dispatch_semaphore
• dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
• NSLock
• NSRecursiveLock
• NSCondition
• NSConditionLock
• @synchronized

OSSpinLock

OSSpinLock叫做”自旋锁”，等待锁的线程会处于忙等（busy-wait）状态，一直占用着CPU资源
目前已经不再安全，可能会出现优先级反转问题
如果等待锁的线程优先级较高，它会一直占用着CPU资源，优先级低的线程就无法释放锁。

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

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

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

@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

iOS线程同步方案性能比较

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

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

iOS中的读写安全方案

1. pthread_rwlock

等待锁的线程会进入休眠

2. 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