iOS 高并发操作同一数组线程安全问题

公司多个项目中主要用到下载功能，而且需要前后台运行着的App同步下载文件同步下载进度，也就是谁在前台谁下载，没有前台时后台下载。
需要解决的问题：其中使用的方案有，进入前台本地文件检测更新数据库，操作文件在子线程中执行的，列表的展示是从数据库中取出放到数组中的，由于频繁并发操作数组，所以会经常发生线程安全问题的crash,
解决方法：通过OC的消息转发机制，实现一个同步执行的数组(SynchronizedMutableArray)，将其未实现的方法转发给NSMutableArray执行，且SynchronizedMutableArray实例的对象增删改查的方法都会同步执行，这样就解决多线程并发操作数组引发的crash，避免线程安全问题， (经测试此数组的操作速度是NSMutableArray的60%，非高并发操作，不建议使用这方法的)

在同步方案中遇到的问题：
1.数组在遍历时如果不在同一个队列中执行时，还是会有线程安全问题crash发生
2.数组在遍历中，也同时执行增删改查的方法，由于是同一队列中同步执行的，会造成线程死锁问题, 比如下面的操作:

// 这样在同一个同步队列中遍历数组，又对数组进行增删改查的操作，会造成死锁的，当然如果不在同一个队列(非主队列)中执行就不会造成死锁的
    NSMutableArray *array0 = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"1", @"2", @"3", @"4", @"5", nil];
    dispatch_queue_t syncQueue = dispatch_queue_create("sync", NULL);
    dispatch_sync(syncQueue, ^{
        [array0 enumerateObjectsUsingBlock:^(id  _Nonnull obj, NSUInteger idx, BOOL * _Nonnull stop) {
           dispatch_sync(syncQueue, ^{
               [array0 replaceObjectAtIndex:idx withObject:@(idx)];
           });
        }];
    });

针对上面两个问题，使用了GCD信号量控制器，最终解决问题

- (void)performBlock:(dispatch_block_t)block {
    if ([NSThread currentThread] == _signalThread) {
        block();
    } else{
        if ([NSThread isMainThread]) {
            block();
            return;
        }
        dispatch_semaphore_wait(_signal, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        _signalThread = [NSThread currentThread];
        block();
        _signalThread = nil;
        dispatch_semaphore_signal(_signal);
    }
    
}

目前另外一种解决数组同步执行的方法也未发生线程安全问题:

// dispatch_get_specific就是在当前队列中取出标识,如果是在当前队列就执行，非当前队列，就同步执行，防止死锁
- (void)performBlock1:(dispatch_block_t)block {
   if (dispatch_get_specific(TreadSafetyQueueKey)) {
       block();
   } else {
       dispatch_sync(_safetyQueue, block);
   }
}

理解下dispatch_get_specific：

线程是代码执行的路径，队列则是用于保存以及管理任务的，线程负责去队列中取任务进行执行, 比如：

• 1.在主线程中使用同步代码块，获取当前队列

/// 在主线程中获取当前线程和当前队列
- (void)testSyncGCD {
   
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", NULL);
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"currentThread: %@\n currentQueue: %@",[NSThread currentThread], dispatch_get_current_queue());
    });
  
}
// Log:2017-07-02 10:40:50.499 SynchronizedMutableArray[28468:1202692] currentThread: <NSThread: 0x610000071b00>{number = 1, name = main}
 currentQueue: <OS_dispatch_queue: queue[0x6080001627c0]>

由于当前是在主队列中执行的，而dispatch_get_current_queue()是新创建的queu，虽然是同步执行，但并不是同一个queue，所以不会造成同步死锁的

• 2.在子线程中使用异步代码块，获取当前队列

/// 在子线程中获取当前线程和当前队列
- (void)testAsyncGCD {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue1", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"currentThread: %@\n currentQueue: %@",[NSThread currentThread], dispatch_get_current_queue());
    });
    
}
// 注意:此处执行到dispatch_get_current_queue()时会挂

crash的原因: 将打印的日志提交到queue队列，但系统会创建辅助线程从queue中取出任务进行执行，但是当执行dispatch_get_current_queue(), 当前的queue恰好是dispatch_get_current_queue()时就会同步阻塞会导致死锁
GCD队列本身是不可重入的，串行同步队列的层级关系，是出现问题的根本原因。可见dispatch_get_current_queue是多么的不靠谱，为了防止类似的误用，Apple在iOS6废弃dispatch_get_current_queue()函数。

有时候我们很希望知道当前执行的queue是谁，比如设定操作数组就要在某个队列中执行。如果可以知道当前工作的queue是谁，就可以很方便的指定一段代码操作在特定的queue中执行。

• 使用dispatch_queue_set_specific 标记队列
• 使用dispatch_get_specific获取标记过的队列

/// 给队列标记，通过标记获取队列，执行任务，解决线程安全问题
- (void)testGCDSpecific {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("specific", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    void *queueSpecificKey = &queueSpecificKey;
    void *queueContext = (__bridge void *)self;
    // 使用dispatch_queue_set_specific 标记队列
    dispatch_queue_set_specific(queue, queueSpecificKey, queueContext, NULL);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        dispatch_block_t block = ^{
            NSLog(@"currentThread: %@\n ",[NSThread currentThread]);
        };
        
        // dispatch_get_specific就是在当前队列中取出标识,如果是在当前队列就执行，非当前队列，就同步执行，防止死锁
        if (dispatch_get_specific(queueSpecificKey)) {
            block();
        } else {
            dispatch_sync(queue, block);
        }
    });
    
}

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