iOS 之 线程锁

一般情况下，我们定义属性的时候都是这样定义的：

@property (nonatomic, copy) NSString *string1;
@property (nonatomic, strong) NSMutableString *string2;

copy和strong的区别就不在这里多说了，主要来看下这个nonatomic以及atomic

nonatomic & atomic

atomic和nonatomic用来决定编译器生成的getter和setter是否为原子操作。这里是指系统自动生成的 getter/setter 方法。如果自己重写 getter/setter方法，那atomic/nonatomic只起提示作用

• atomic：提供多线程安全
  设置成员变量的@property属性时，默认为atomic，提供多线程安全。相当于函数头尾加了锁一样，可以保证数据的完整性。而这种机制是耗费系统资源的。

{lock}
if (property != newValue) { 
    [property release]; 
    property = [newValue retain]; 
}
{unlock}

• nonatomic：禁止多线程，变量保护，提高性能。
  一般iOS程序中，所有属性都声明为nonatomic。这样做的原因是：在iOS中使用同步锁的开销比较大， 这会带来性能问题。一般情况下并不要求属性必须是“原子的”，因为这并不能保证“线程安全”(thread safety)，若要实现“线程安全”的操作，还需采用更为深层的锁定机制才醒。

于是引出了本篇的话题：线程锁

线程锁

多线程编程中，应该尽量避免资源在线程之间共享，以减少线程间的相互作用。 但是总是有多个线程相互干扰的情况（如多个线程访问一个资源）。在线程必须交互的情况下，就需要一些同步工具，来确保当它们交互的时候是安全的。

简单来说：我们引入锁的目的是为了线程安全。

image

找到一张关于线程锁性能的比较图片，如图所示

性能最好的是OSSpinLock（据说是不安全的的，详情请看ibireme大神的不再安全的 OSSpinLock)

我们一起来看下在iOS开发中常用的几种锁

1. @synchronized

推荐文章：
Peak大神正确使用多线程同步锁@synchronized()
关于 @synchronized，这儿比你想知道的还要多
@synchronized 结构所做的事情跟锁（lock）类似：它防止不同的线程同时执行同一段代码。@synchronized是几种iOS多线程同步机制中最慢的一个，同时也是最方便的一个。苹果建立@synchronized的初衷就是方便开发者快速的实现代码同步，语法如下：

@synchronized(object) {
  //code
}

Peak大神在文章中提醒我们：

• 慎用@synchronized(self)
  synchronized中传入的object的内存地址，被用作key，通过hash map对应的一个系统维护的递归锁。不管是传入什么类型的object，只要是有内存地址，就能启动同步代码块的效果。
• 粒度控制，不同的数据使用不同的锁，尽量将粒度控制在最细的程度
  有些人说@synchronized慢，但@synchronized之所以慢是更多的因为没有做好粒度控制。锁本质上是为了让我们的一段代码获得原子性，不同的critical section要使用不同的锁。

@synchronized也经常用来实现单例，用的更多的还是GCD中的一次函数dispatch_once，关于@synchronized和dispatch_once的性能比较，有兴趣的童鞋们可以看这里

2. NS系列锁

NS系列锁指的是NSLock、NSCondition、NSConditionLock、NSRecursiveLock，之所以把这几个放在一起，是因为它们都遵守NSLocking协议，就俩方法，加锁解锁，so easy！

@protocol NSLocking
- (void)lock;
- (void)unlock;
@end

2.1 NSLock 线程锁

看下NSLock 的API，嗯，很少也很简单:

@interface NSLock : NSObject  {
@private
    void *_priv;
}
- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;

@property (nullable, copy) NSString *name API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

@end

方法说明：
trylock：能加锁返回 YES 并执行加锁操作，相当于 lock，反之返回 NO
lockBeforeDate：这个方法表示会在传入的时间内尝试加锁，若能加锁则执行加锁操作并返回 YES，反之返回 NO。

2.2 NSConditionLock 条件锁

condition：条件，顾名思义NSConditionLock就是有条件的加锁，继续来看API

@interface NSConditionLock : NSObject  {
@private
    void *_priv;
}

- (instancetype)initWithCondition:(NSInteger)condition NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

@property (readonly) NSInteger condition;
- (void)lockWhenCondition:(NSInteger)condition;
- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)tryLockWhenCondition:(NSInteger)condition;
- (void)unlockWithCondition:(NSInteger)condition;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;
- (BOOL)lockWhenCondition:(NSInteger)condition beforeDate:(NSDate *)limit;

@property (nullable, copy) NSString *name API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

@end

比较了一下，貌似跟NSLock差不多，只是加了个condition，还是NSInteger类型的，感觉只要把这个参数搞明白就差不多了。
condition我们可以理解为一个条件标示，看下创建方法：initWithCondition:创建的时候传入一个条件标识，之后如果使用创建好的锁，必须传入对应的标识才能完成对应的lock和unlock操作

2.3 NSRecursiveLock 递归锁

@interface NSRecursiveLock : NSObject  {
@private
    void *_priv;
}

- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;

@property (nullable, copy) NSString *name API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

@end

2.4 NSCondition 断言

@interface NSCondition : NSObject  {
@private
    void *_priv;
}

- (void)wait;
- (BOOL)waitUntilDate:(NSDate *)limit;
- (void)signal;
- (void)broadcast;

@property (nullable, copy) NSString *name API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

@end

3. dispatch_semaphore 信号量实现加锁（GCD）

之前写过一篇dispatch_semaphore信号量的文章，麻烦大家手动移驾过去。

我自己测试的线程锁的性能如下：

image.png

推荐文章(排名不分先后)：
（ibireme大神的不再安全的 OSSpinLock)
https://www.jianshu.com/p/1e59f0970bf5

关于递归锁与非递归锁，平常接触比较少，有兴趣的童鞋可以了解一下：https://blog.csdn.net/zouxinfox/article/details/5838861