一、多线程
1、iOS中的常见多线程方案
1.png
2、GCD的常用函数
a) GCD中有2个用来执行任务的函数
- 用同步的方式执行任务
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
queue：队列
block：任务
/*!
* @function dispatch_sync
*
* @abstract
* Submits a block for synchronous execution on a dispatch queue.
*
* @discussion
* Submits a workitem to a dispatch queue like dispatch_async(), however
* dispatch_sync() will not return until the workitem has finished.
*/
void
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block);
- 用异步的方式执行任务
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
b) GCD源码：https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch
3、GCD的队列
GCD的队列可以分为2大类型
-
并发队列（Concurrent Dispatch Queue）
可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）
并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效 -
串行队列（Serial Dispatch Queue）
让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
4、容易混淆的术语
有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行
-
同步和异步主要影响：能不能开启新的线程
同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力 -
并发和串行主要影响：任务的执行方式
并发：多个任务并发（同时）执行
串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务
5、各种队列的执行效果
2.png
- 使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列（产生死锁）
6、队列组的使用
-
思考：如何用gcd实现以下功能
异步并发执行任务1、任务2
等任务1、任务2都执行完毕后，再回到主线程执行任务3
3.png
二、线程同步
1、多线程的安全隐患
- 资源共享
1块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源
比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件 - 当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题
2、多线程安全隐患示例01 – 存钱取钱
4.png
3、多线程安全隐患示例02 – 卖票
5.png
4、多线程安全隐患分析
6.png
5、多线程安全隐患的解决方案
- 解决方案：使用线程同步技术（同步，就是协同步调，按预定的先后次序进行）
- 常见的线程同步技术是：加锁
7.png
三、线程同步方案
1、iOS中的线程同步方案
- OSSpinLock
- os_unfair_lock
- pthread_mutex
- dispatch_semaphore
- dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
- NSLock
- NSRecursiveLock
- NSCondition
- NSConditionLock
- @synchronized
2、GNUstep
- GNUstep是GNU计划的项目之一，它将Cocoa的OC库重新开源实现了一遍
- 源码地址：http://www.gnustep.org/resources/downloads.php
- 虽然GNUstep不是苹果官方源码，但还是具有一定的参考价值
3、OSSpinLock
- OSSpinLock叫做”自旋锁”，等待锁的线程会处于忙等（busy-wait）状态，一直占用着CPU资源
-
目前已经不再安全，可能会出现优先级反转问题
如果等待锁的线程优先级较高，它会一直占用着CPU资源，优先级低的线程就无法释放锁
需要导入头文件#import <libkern/OSAtomic.h>
8.png
4、os_unfair_lock
- os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock ，从iOS10开始才支持
- 从底层调用看，等待os_unfair_lock锁的线程会处于休眠状态，并非忙等
- 需要导入头文件#import <os/lock.h>
9.png
5、pthread_mutex
- mutex叫做”互斥锁”，等待锁的线程会处于休眠状态
-
需要导入头文件#import <pthread.h>
10.png
pthread_mutex – 递归锁
11.png
pthread_mutex – 条件
12.png
6、NSLock、NSRecursiveLock
-
NSLock是对mutex普通锁的封装
13.png
-
NSRecursiveLock也是对mutex递归锁的封装，API跟NSLock基本一致
7、NSCondition
-
NSCondition是对mutex和cond的封装
14.png
8、NSConditionLock
-
NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装，可以设置具体的条件值
15.png
9、dispatch_semaphore
- semaphore叫做”信号量”
- 信号量的初始值，可以用来控制线程并发访问的最大数量
-
信号量的初始值为1，代表同时只允许1条线程访问资源，保证线程同步
16.png
10、dispatch_queue
-
直接使用GCD的串行队列，也是可以实现线程同步的
17.png
11、@synchronized
- @synchronized是对mutex递归锁的封装
- 源码查看：objc4中的objc-sync.mm文件
- @synchronized(obj)内部会生成obj对应的递归锁，然后进行加锁、解锁操作
18.png
12、iOS线程同步方案性能比较
- 性能从高到低排序
os_unfair_lock
OSSpinLock
dispatch_semaphore
pthread_mutex
dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
NSLock
NSCondition
pthread_mutex(recursive)
NSRecursiveLock
NSConditionLock
@synchronized
13、自旋锁、互斥锁比较
-
什么情况使用自旋锁比较划算？
预计线程等待锁的时间很短
加锁的代码（临界区）经常被调用，但竞争情况很少发生
CPU资源不紧张
多核处理器 -
什么情况使用互斥锁比较划算？
预计线程等待锁的时间较长
单核处理器
临界区有IO操作
临界区代码复杂或者循环量大
临界区竞争非常激烈
14、atomic
- atomic用于保证属性setter、getter的原子性操作，相当于在getter和setter内部加了线程同步的锁
- 可以参考源码objc4的objc-accessors.mm
- 它并不能保证使用属性的过程是线程安全的
15、iOS中的读写安全方案
-
思考如何实现以下场景
同一时间，只能有1个线程进行写的操作
同一时间，允许有多个线程进行读的操作
同一时间，不允许既有写的操作，又有读的操作 -
上面的场景就是典型的“多读单写”，经常用于文件等数据的读写操作，iOS中的实现方案有
pthread_rwlock：读写锁
dispatch_barrier_async：异步栅栏调用
16、pthread_rwlock
-
等待锁的线程会进入休眠
19.png
17、dispatch_barrier_async
- 这个函数传入的并发队列必须是自己通过dispatch_queue_cretate创建的
-
如果传入的是一个串行或是一个全局的并发队列，那这个函数便等同于dispatch_async函数的效果
20.png
面试题
1、你理解的多线程？
2、iOS的多线程方案有哪几种？你更倾向于哪一种？
3、你在项目中用过 GCD 吗？
4、GCD 的队列类型
5、说一下 OperationQueue 和 GCD 的区别，以及各自的优势
6、线程安全的处理手段有哪些？
7、OC你了解的锁有哪些？在你回答基础上进行二次提问；
追问一：自旋和互斥对比？
追问二：使用以上锁需要注意哪些？
追问三：用C/OC/C++，任选其一，实现自旋或互斥？口述即可！
8、请问下面代码的打印结果是什么？
11.png
打印结果是：1、3
原因
performSelector:withObject:afterDelay:的本质是往Runloop中添加定时器
子线程默认没有启动Runloop
9、请问下面代码的打印结果是什么？
12.png
打印1，然后程序崩溃。
解决方案:在block里面启动runloop
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"1");
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}];
[thread start];
[self performSelector:@selector(test) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
打印 1 2
网友评论