37 Swift如何保证线程安全和同步

如何保证线程安全和同步

死锁

• 死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中， 由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生了死锁

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临界区

• 就是一段代码不能被并发执行，也就是，两个线程不能同时执行这段代码

竞态条件

• 两个或多个线程读写某些共享数据，而最后的结果取决于线程运行的精确时序

优先级反转

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并发于并行

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Locks

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SpinLock

• 线程通过busy-wait-loop的方式来获取锁，任时刻只有一个线程能够获得锁，其他线程忙等待直到获得锁

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• 临界区尽量简短，控制在100行代码以内，不要有显示或者隐式的系统调用，调用的函数也尽量简短
• 保证访问锁的线程全部都处于同一优先级

synchronized

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• 只有传同样的对象给synchronized，才能起到加锁作用
• 如果传nil，是无法起到加锁作用的
• 可以重入
• synchronized不会持有传给它的对象

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• syncData是可以重用的（threadCount==0）
• 存在全局map里

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实践出真知：多线程典型应用场景分析

典型场景

• 一个界面有三个网络请求，需要在三个网络请求都返回的时候刷新界面
• 实现一个线程安全的Array的读和写
• 编写一个多线程下载器，可以执行多个下载任务，每个任务可以保存当下下载字节数，总字节数，可以设置回调得到当前下载进度
• 需要再主线程等待一个异步任务返回，才能继续执行下面的逻辑，但是又不希望堵塞用户事件

安全的Array

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• 锁

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• 如果在一段时间内只有只读操作，我们是不需要加锁的，而上述NSLock的方式则仍然强制每一次读操作都加锁等待，对性能造成不小的影响，尤其是我们对数组的读操作远远多余写操作的时候，这个性能的影响就会相当可观。那么怎么解决这一问题呢？

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• 一个队列加两个方法：
  • 首先是并行队列，既然我们要保持多线程环境并行操作的优势，那我们肯定要选择并行队列
  • 二是sync方法，这个方法来封装我们的读操作，读操作的发起方需要在调用读方法的时候能直接拿到返回值，而不是在异步回调里面获取
  • 三是async方法使用barrier flag,这个方法来封装我们的写操作，这个方法起到一个栅栏的作用，它等待所有位于barrier async函数之前的操作执行完毕后执行，并且在barrier async函数执行之后，barrier async函数之后的操作才会得到执行

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拓展思路：其他常见的多线程编程模式

其他模式

• Promise
• Pipeline
• Master-Slave
• Serial Thread Confinement

Promise

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• 在需要多个操作的时候，会导致多个回调函数嵌套，导致代码不够直观，就是常说的Callback Hell
• 如果几个异步操作之间并没有前后顺序之分（例如不需要前一个请求的结果作为后一个请求的参数）时，同样需要等待上一个操作完成再实行下一个操作
• 丧失了return特性

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• 所谓Promise，就是一个对象，用来传递异步操作的信息。它代表了某个未来才会知道结果的事件（通常是一个异步操作），并且这个事件提供统一的API，可供进一步处理

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Pipeline

• 将一个任务分解为若干个阶段（Stage），前阶段的输出位下阶段的输入，各个阶段由不同的工作者线程负责执行
• 各个任务的各个阶段是并行（Parallel）处理的
• 具体任务的处理是串行的，即完成一个任务要依次执行各个阶段，但从整体任务上看，不同任务的各个阶段的执行是并行的

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Master/Slave

• 将一个任务分解为诺干个语义等同的子任务，并由专门的工作者线程来并行执行这些子任务，即提高计算效率，又实现了信息隐藏

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Serial Thread Confinement

• 如果并发任务的执行涉及某个非线程安全对象，而很多时候我们又不希望因此而引入锁
• 通过将多个并发的任务存入队列实现任务的串行化， 并为这些串行化任务创建唯一的工作者线程进行处理