iOS中各种“锁”的基本用法

synchronized

@synchronized(obj)指令使用的obj为该锁的唯一标识，只有当标识相同时，才为满足互斥，如果线程2中的@synchronized(obj)改为@synchronized(self),刚线程2就不会被阻塞。
@synchronized指令实现锁的优点就是我们不需要在代码中显式的创建锁对象，便可以实现锁的机制，但作为一种预防措施，@synchronized块会隐式的添加一个异常处理例程来保护代码，该处理例程会在异常抛出的时候自动的释放互斥锁。所以如果不想让隐式的异常处理例程带来额外的开销，你可以考虑使用锁对象。

• (void)synchronizedLock {
  NSObject * obj = NSObject.alloc.init;
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
  @synchronized(obj) {
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
  sleep(3);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
  }
  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
  sleep(1);
  @synchronized(obj) {
  NSLog(@"需要线程同步的操作2");
  }
  });

  /**
  需要线程同步的操作1 开始
  需要线程同步的操作1 结束
  需要线程同步的操作2
  */
  }

NSLock

NSLock是Cocoa提供给我们最基本的锁对象，这也是我们经常所使用的，除lock和unlock方法外，NSLock还提供了tryLock和lockBeforeDate:两个方法，前一个方法会尝试加锁，如果锁不可用(已经被锁住)，刚并不会阻塞线程，并返回NO。lockBeforeDate:方法会在所指定Date之前尝试加锁，如果在指定时间之前都不能加锁，则返回NO。

• (void)nslockLock {
  NSLock * lock = NSLock.alloc.init;
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  // [lock lock];
  [lock lockBeforeDate:NSDate.date];
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
  sleep(2);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
  [lock unlock];
  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  sleep(1);
  if (lock.tryLock) { //尝试获取锁，如果获取不到返回NO,不会阻塞
  NSLog(@"未上锁");
  [lock unlock];
  }else {
  NSLog(@"已被上锁");
  }

    NSDate *date = [NSDate.alloc initWithTimeIntervalSinceNow:3];
    if ([lock lockBeforeDate:date]) {
        NSLog(@"没有超时，获得锁");
        [lock unlock];
    }
    else {
        NSLog(@"超时，没有获得锁");
    }
  

  });

  /**
  需要线程同步的操作1 开始
  已被上锁
  需要线程同步的操作1 结束
  没有超时，获得锁
  */
  }

semaphore

如果dsema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desema的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout（注意timeout的类型为dispatch_time_t，不能直接传入整形或float型数），如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了，且该函数（即dispatch_semaphore_wait）所处线程获得了信号量，那么就继续向下执行并将信号量减1。如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0，那么等到timeout时，其所处线程自动执行其后语句。
dispatch_semaphore 是信号量，但当信号总量设为 1 时也可以当作锁来。在没有等待情况出现时，它的性能比 pthread_mutex还要高，但一旦有等待情况出现时，性能就会下降许多。相对于 OSSpinLock 来说，它的优势在于等待时不会消耗 CPU 资源。

• (void)semaphoreLock {
  dispatch_semaphore_t signal = dispatch_semaphore_create(1); //初始信号量为1
  dispatch_time_t overTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3 * NSEC_PER_SEC); //锁几秒

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
  dispatch_semaphore_wait(signal, overTime); //信号量减1
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
  sleep(2);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
  dispatch_semaphore_signal(signal); //信号量加1
  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  sleep(1);
  dispatch_semaphore_wait(signal, overTime);
  dispatch_semaphore_signal(signal);
  });

  /**
  需要线程同步的操作1 开始
  需要线程同步的操作1 结束
  需要线程同步的操作2

  如果超时时间overTime设置成>2，可完成同步操作。如果overTime<2的话，在线程1还没有执行完成的情况下，此时超时了，将自动执行下面的代码。
  需要线程同步的操作1 开始
  需要线程同步的操作2
  需要线程同步的操作1 结束
  */
  }

NSRecursiveLock 递归锁

NSRecursiveLock是一个递归锁，这个锁可以被同一线程多次请求，而不会引起死锁。这主要是用在循环或递归操作中。
这段代码是一个典型的死锁情况。在我们的线程中，RecursiveMethod是递归调用的。所以每次进入这个block时，都会去加一次锁，而从第二次开始，由于锁已经被使用了且没有解锁，所以它需要等待锁被解除，这样就导致了死锁，线程被阻塞住了。
使用NSRecursiveLock。它可以允许同一线程多次加锁，而不会造成死锁。递归锁会跟踪它被lock的次数。每次成功的lock都必须平衡调用unlock操作。只有所有达到这种平衡，锁最后才能被释放，以供其它线程使用。

• (void)recursiveLock {
  // NSLock * lock = NSLock.alloc.init; //使用nslock会产生死锁
  NSRecursiveLock * lock = NSRecursiveLock.alloc.init;

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  static void (^RecursiveMethod)(int);

    RecursiveMethod = ^(int value) {
        [lock lock];
        if (value > 0) {
            NSLog(@"value = %@",@(value));
            sleep(1);
            RecursiveMethod(value - 1);
        }
        [lock unlock];
    };
    
    RecursiveMethod(6);
  

  });

  /**
  value = 6
  value = 5
  value = 4
  value = 3
  value = 2
  value = 1
  */
  }

NSConditionLock 条件锁

• (void)lockWhenCondition:(NSInteger)condition;
• (void)unlockWithCondition:(NSInteger)condition;
  这两个condition一样的时候会相互通知。

初始化 self.condition = [[NSConditionLock alloc]initWithCondition:0];
获得锁 [self.condition lockWhenCondition:1];
解锁 [self.condition unlockWithCondition:1];

• (void)conditionLockLock {
  NSConditionLock * lock = [NSConditionLock.alloc initWithCondition:0];
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  while (YES) {
  [lock lockWhenCondition:1];
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
  sleep(2);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
  [lock unlockWithCondition:0];
  }
  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  while (YES) {
  [lock lockWhenCondition:0];
  NSLog(@"需要线程同步的操作2 开始");
  sleep(1);
  NSLog(@"需要线程同步的操作2 结束");
  [lock unlockWithCondition:2];
  }
  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  while (YES) {
  [lock lockWhenCondition:2];
  NSLog(@"需要线程同步的操作3 开始");
  sleep(1);
  NSLog(@"需要线程同步的操作3 结束");
  [lock unlockWithCondition:1];
  }
  });

  /**
  需要线程同步的操作2 开始
  需要线程同步的操作2 结束
  需要线程同步的操作3 开始
  需要线程同步的操作3 结束
  需要线程同步的操作1 开始
  需要线程同步的操作1 结束
  */
  }

NSContidion

一种最基本的条件锁。手动控制线程wait和signal。
[condition lock];一般用于多线程同时访问、修改同一个数据源，保证在同一时间内数据源只被访问、修改一次，其他线程的命令需要在lock 外等待，只到unlock ，才可访问
[condition unlock];与lock 同时使用
[condition wait];让当前线程处于等待状态
[condition signal];CPU发信号告诉线程不用在等待，可以继续执行

• (void)contidionLock {
  NSCondition * condition = NSCondition.alloc.init;
  NSMutableArray * products = NSMutableArray.array;

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  while (YES) {
  [condition lock];
  if (products.count == 0) {
  NSLog(@"wait for product");
  [condition wait];
  }
  [products removeObjectAtIndex:0];
  NSLog(@"custome a product");
  [condition unlock];
  }
  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  while (YES) {
  [condition lock];
  [products addObject:NSObject.alloc.init];
  NSLog(@"produce a product，总量：%ld",products.count);
  [condition signal];
  [condition unlock];
  sleep(2);
  }
  });

  /**
  wait for product
  produce a product，总量：1
  custome a product

  wait for product
  produce a product，总量：1
  custome a product
  */
  }#pthread_mutex
  c语言定义下多线程加锁方式。

pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * mutex,const pthread_mutexattr_t attr);
初始化锁变量mutex。attr为锁属性，NULL值为默认属性。
pthread_mutex_lock(pthread_mutex_t mutex);加锁
pthread_mutex_tylock(pthread_mutex_t mutex);加锁，但是与2不一样的是当锁已经在使用的时候，返回为EBUSY，而不是挂起等待。
pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t mutex);*释放锁
pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t mutex);使用完后释放

• (void)pthread_mutexLock {
  __block pthread_mutex_t theLock ;
  pthread_mutex_init(&theLock, NULL);

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  pthread_mutex_lock(&theLock);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
  sleep(3);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
  pthread_mutex_unlock(&theLock);

  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  sleep(1);
  pthread_mutex_lock(&theLock);
  NSLog(@"需要线程同步的操作2");
  pthread_mutex_unlock(&theLock);
  });

  /**
  需要线程同步的操作1 开始
  需要线程同步的操作1 结束
  需要线程同步的操作2
  */
  }

pthread_mutex(recursive) 递归锁

这是pthread_mutex为了防止在递归的情况下出现死锁而出现的递归锁。作用和NSRecursiveLock递归锁类似。
如果使用pthread_mutex_init(&theLock, NULL);初始化锁的话，上面的代码会出现死锁现象。如果使用递归锁的形式，则没有问题。
PTHREAD_MUTEX_NORMAL 缺省类型，也就是普通锁。当一个线程加锁以后，其余请求锁的线程将形成一个等待队列，并在解锁后先进先出原则获得锁。
PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK 检错锁，如果同一个线程请求同一个锁，则返回 EDEADLK，否则与普通锁类型动作相同。这样就保证当不允许多次加锁时不会出现嵌套情况下的死锁。
PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 递归锁，允许同一个线程对同一个锁成功获得多次，并通过多次 unlock 解锁。
PTHREAD_MUTEX_DEFAULT 适应锁，动作最简单的锁类型，仅等待解锁后重新竞争，没有等待队列。

• (void)pthread_mutexrecursiveLock {
  __block pthread_mutex_t theLock;

  pthread_mutexattr_t attr;
  pthread_mutexattr_init(&attr);
  pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE); //设置type未递归
  pthread_mutex_init(&theLock, &attr);
  pthread_mutexattr_destroy(&attr);

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  static void (^RecursiveMethod)(int);

    RecursiveMethod = ^(int value) {
        pthread_mutex_lock(&theLock);
        if (value > 0) {
            NSLog(@"value = %@",@(value));
            sleep(1);
            RecursiveMethod(value - 1);
        }
        pthread_mutex_unlock(&theLock);
    };
    
    RecursiveMethod(5);
  

  });

  /**
  value = 5
  value = 4
  value = 3
  value = 2
  value = 1
  */
  }

OSSpinLock OSSpinLock 自旋锁，性能最高的锁。原理很简单，就是一直 do while 忙等。它的缺点是当等待时会消耗大量 CPU 资源，所以它不适用于较长时间的任务。 不过最近YY大神在自己的博客不再安全的 OSSpinLock中说明了OSSpinLock已经不再安全，请大家谨慎使用。 。

• (void)osspinLock {
  _block OSSpinLock theLock = OS_SPINLOCK_INIT;
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  OSSpinLockLock(&theLock);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
  sleep(3);
  NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
  OSSpinLockUnlock(&theLock);

  });

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  OSSpinLockLock(&theLock);
  sleep(1);
  NSLog(@"需要线程同步的操作2");
  OSSpinLockUnlock(&theLock);

  });
  }

效率对比如下：

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