Andy5020
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IOS开发 基础框架（Fondation Framework）的线程安全

有一种误解，认为基础框架(Foundation framework)是线程安全的，而Application Kit是非线程安全的。不幸的是，这是一个总的概括，从而造成一点误导。每个框架都包含了线程安全部分和非线程安全部分。以下部分介绍Foundation framework里面的线程安全部分。

线程安全的类和函数

下面这些类和函数通常被认为是线程安全的。你可以在多个线程里面使用它们的同一个实例，而无需获取一个锁。

  • NSArray
  • NSAssertionHandler
  • NSAttributedString
  • NSCalendarDate
  • NSCharacterSet
  • NSConditionLock
  • NSConnection
  • NSData
  • NSDate
  • NSDecimal functions
  • NSDecimalNumber
  • NSDecimalNumberHandler
  • NSDeserializer
  • NSDictionary
  • NSDistantObject
  • NSDistributedLock
  • NSDistributedNotificationCenter
  • NSException
  • NSFileManager (in Mac OS X v10.5 and later)
  • NSHost
  • NSLock
  • NSLog/NSLogv
  • NSMethodSignature
  • NSNotification
  • NSNotificationCenter
  • NSNumber
  • NSObject
  • NSPortCoder
  • NSPortMessage
  • NSPortNameServer
  • NSProtocolChecker
  • NSProxy
  • NSRecursiveLock
  • NSSet
  • NSString
  • NSThread
  • NSTimer
  • NSTimeZone
  • NSUserDefaults
  • NSValue
  • 还有对象的allocation和retain函数
  • Zone和内存函数

非线程安全类

以下这些类和函数通常被认为是非线程安全的。在大部分情况下，你可以在任何线程里面使用这些类，只要你在同一个时间只在一个线程里面使用它们。参考这些类对于的额外详细信息的文档。

  • NSArchiver
  • NSAutoreleasePool
  • NSBundle
  • NSCalendar
  • NSCoder
  • NSCountedSet
  • NSDateFormatter
  • NSEnumerator
  • NSFileHandle
  • NSFormatter
  • NSHashTable functions
  • NSInvocation
  • NSJavaSetup functions
  • NSMapTable functions
  • NSMutableArray
  • NSMutableAttributedString
  • NSMutableCharacterSet
  • NSMutableData
  • NSMutableDictionary
  • NSMutableSet
  • NSMutableString
  • NSNotificationQueue
  • NSNumberFormatter
  • NSPipe
  • NSPort
  • NSProcessInfo
  • NSRunLoop
  • NSScanner
  • NSSerializer
  • NSTask
  • NSUnarchiver
  • NSUndoManager
  • User name and home directory functions

注意，尽管NSSerializer,NSArchiver,NSCoder和NSEnumerator对象本身是线程安全的，但是它们被放置这这里是因为当它们封装的对象被使用的时候，更改这些对象数据是不安全的。比如，在归档情况下，修改被归档的对象是不安全的。对于一个枚举，任何线程修改枚举的集合都是不安全的。

只能用于主线程的类

以下的类必须只能在应用的主线程类使用。

  • NSAppleScript

可变 vs 不可变

不可变对象通常是线程安全的。一旦你创建了它们，你可以把它们安全的在线程间传递。当前，在使用不可变对象时，你还应该记得正确使用引用计数。如果不适当的释放了一个你没有引用的对象，你在随后有可能造成一个异常。

可变对象通常是非线程安全的。为了在多线程应用里面使用可变对象，应用应该使用锁来同步访问它们（关于更多信息，参见“原子操作”部分）。通常情况下，集合类（比如，NSMutableArray,NSMutableDictionary）是考虑多变时是非线程安全的。这意味着，如果一个或多个线程同时改变一个数组，将会发生问题。你应该在线程读取和写入它们的地方使用锁包围着。

即使一个方法要求返回一个不可变对象，你不应该简单的假设返回的对象就是不可变的。依赖于方法的实现，返回的对象有可能是可变的或着不可变的。比如，一个返回类型是NSString的方法有可能实际上由于它的实现返回了一个NSMutableString。如果你想要确保对象是不可变的，你应该使用不可变的拷贝。

可重入性

可重入性是可以让同一对象或者不同对象上一个操作“调用”其他操作成为可能。保持和释放对象就是一个有可能被忽视的”调用”的例子。

以下列表列出了Foundation framework的部分显式的可重入对象。所有其他类可能是或可能不是可重入的，或者它们将来有可能是可重入的。对于可重入性的一个完整的分析是不可能完成的，而且该列表将会是无穷尽的。

  • Distributed Objects
  • NSConditionLock
  • NSDistributedLock
  • NSLock
  • NSLog/NSLogv
  • NSNotificationCenter
  • NSRecursiveLock
  • NSRunLoop
  • NSUserDefaults

类的初始化

Objective-C的运行时系统在类收到其他任何消息之前给它发送一个initialize消息。这可以让类有机会在它被使用前设置它的运行时环境。在一个多线程应用里面，运行时保证仅有一个线程（该线程恰好发送第一条消息给类）执行initialized方法，第二个线程阻塞直到第一个线程的initialize方法执行完成。在此期间，第一个线程可以继续调用其他类上的方法。该initialize方法不应该依赖于第二个线程对这个类的调用。如果不是这样的话，两个线程将会造成死锁。

自动释放池(Autorelease Pools)

每个线程都维护它自己的NSAutoreleasePool的栈对象。Cocoa希望在每个当前线程的栈里面有一个可用的自动释放池。如果一个自动释放池不可用，对象将不会给释放，从而造成内存泄露。对于Application Kit的主线程通常它会自动创建并消耗一个自动释放池，但是辅助线程（和其他只有Foundationd的程序）在使用Cocoa前必须自己手工创建。如果你的线程是长时间运行的，那么有可能潜在产生很多自动释放的对象，你应该周期性的销毁它们并创建自动释放池(就像Application Kit对主线程那样)。否则，自动释放对象将会积累并造成内存大量占用。如果你的脱离线程没有使用Cocoa，你不需要创建一个自动释放池。

Run Loops

每个线程都有一个或多个run loop。然而每个run loop和每个线程都有它自己的输入模式来决定run loop运行的释放监听那些输入源。输入模式定义在一个run loop上面，不会影响定义在其他run loop的输入模式，即使它们的名字相同。

如果你的线程是基于Application Kti的话，主线程的run loop会自动运行，但是辅助线程(和只有Foundation的应用)必须自己启动它们的run loop。如果一个脱离线程没有进入run loop，那么线程在完成它们的方法执行后会立即退出。

尽管外表显式可能是线程安全的，但是NSRunLoop类是非线程安全的。你只能在拥有它们的线程里面调用它实例的方法。

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