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多线程安全隐患

多线程安全隐患

作者: 极客汤米 | 来源:发表于2015-10-26 09:53 被阅读154次

    因为还是喜欢简书的界面和简洁的markdown书写方式,所以把以前写的文章从博客园迁移过来,如果大家以前看过,谢谢大家持久以来的关注,还会陆续更新很多iOS学习文章及其笔记。

    本文要点

    • 多线程安全隐患引出
    • 多线程安全隐患代码示例
    • 多线程安全隐患解决方案

    一、多线程安全隐患引出

    假设火车站有3个卖票窗口,余票是1000,卖票窗口3个线程同一时刻读取剩余票数,都是读取的1000,卖票线程1卖了一张 ,余票变成999。卖票线程2反应慢点,在卖票线程1后面执行卖票,因为卖票线程2刚开始读取的余票也是1000,所以在卖掉一张后,余额也变成999。卖票线程3反应更慢,在卖票线程2后面执行卖票,因为卖票线程3刚开始读取的余票也是1000,所以在卖掉一张后,余额依旧也变成999。所以出现了错误,本来卖了3张,可是余票还有999张。

    因此当多个线程访问同一块资源时(同一个对象、同一个变量、同一个文件),很容易引发数据错乱和数据安全问题。

    二、多线程安全隐患代码示例

    1>声明3个卖票线程,以及 leftTicketCount 来保存余票数

    @property (nonatomic, strong) NSThread *thread1; //线程1 
    @property (nonatomic, strong) NSThread *thread2; //线程2
    @property (nonatomic, strong) NSThread *thread3; //线程3 
    @property (nonatomic, assign) int leftTicketCount; //剩余票数
    

    2>在viewDidLoad里面,设置余票为50张票,并创建了3个线程,并且分别起名“1号窗口”,“2号窗口” 及 “3号窗口”

    self.leftTicketCount = 50;
    self.thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread1.name = @"1号窗⼝口";
    
    self.thread2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread2.name = @"2号窗⼝口";
    
    self.thread3 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil]; 
    self.thread3.name = @"3号窗⼝口";
    

    3>实现售票方法

    - (void)saleTicket {
        while (1) {
          int count = self.leftTicketCount; 
          if (count > 0) { 
            //线程睡⼀一下,其他线程才能有机可乘
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.05];
            self.leftTicketCount = count - 1;
            NSLog(@"%@卖了⼀一张票, 剩余%d张票", [NSThread currentThread].name, self.leftTicketCount); 
             }else {
              return; // 退出循环 
            }
        } 
    }
    

    输出结果为:

    输出结果

    从结果可以轻易看出多个线程访问并操作剩余票数的时候,引发了数据错乱和数据安全问题

    三、多线程安全隐患解决方案

    在线程A读取数据后,加一把锁,别的线程就不能访问了,只允许加锁的线程A访问。当这个加锁线程操作完数据后,线程A解锁,此时别的线程就能访问了, 假设轮到线程B访问,线程B也先加把锁,保证只有自己能访问,执行完操作再解锁....就这样循环往复,只要谁访问就加把锁,直到操作结束后再解锁。这就是互斥锁。

    加锁的目的就是为了保证同一时间,只能一个线程访问并执行代码。

    代码实现互斥锁

    - (void)saleTicket {
        while (1) {
            // ()⼩小括号⾥里⾯面放的是锁对象 
            @synchronized(self) { // 开始加锁
              int count = self.leftTicketCount; 
             if (count > 0) {
                 [NSThread sleepForTimeInterval:0.05];
                 self.leftTicketCount = count - 1;
                 NSLog(@"%@卖了⼀一张票, 剩余%d张票", [NSThread currentThread].name, self.leftTicketCount); 
          } else {
            return; // 退出循环 
          }
        } // 解锁 
      }
    }   
    

    通过把自身当做锁对象进行加锁,保证了自己在访问操作数据的时候,别的线程没法进来,只有等待执行完后开锁。

    注意

    1.@synchronized(self) 不能写在 while (1)前面,尽管打印结果正确,但是始终执行的只有最先进来的进程。
    2.尽管互斥锁能够有效防止因多线程抢夺资源而造成的数据安全问题,但是其需要消耗大量的CPU资源。
    3.而且只有再多条线程抢夺同一块资源的时候才使用互斥锁

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