Objective-C中锁的几种实现方式

锁的意义就是为了防止在多线程(多任务)的情况下对共享资源(临界资源)的脏读或者脏写。也可以理解为：用于执行多线程操作时强行限制资源访问的同步机制，即并发控制中保证互斥的要求，可以理解成它用于排除并发的一种策略。

方式1 使用NSLock类

• 该类分成了几个子类：NSLock、NSConditionLock（条件锁）、NSRecursiveLock（递归锁）以及NSCondition。
• 类内方法：
  tryLock：作用是尝试获取一个锁，并且立刻返回Bool值，YES表示获取了锁，NO表示没有获取锁失败。
  lockBeforeDate:：作用是在某个时刻之前获取锁，如果获取成功，则返回YES，NO表示获取锁失败。

- (void)lockDemo1 {
    NSLock *myLock = [[NSLock alloc] init];
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [myLock lock];
        NSLog(@"执行锁1");
        sleep(5);
        [myLock unlock];
        if ([myLock tryLock]) {
            NSLog(@"可以获得锁1");
        }else {
            NSLog(@"不可以获得锁1");
        }
    });
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        if ([myLock tryLock]) {
            NSLog(@"---可以获得锁2");
        }else {
            NSLog(@"----不可以获得所2");
        }
        [myLock lock];
        NSLog(@"执行锁2");
        [myLock unlock];
    });
}

方式2 使用@synchorize

• 对于@synchorize指令中使用的testLock为该锁标示，只有标示相同的时候才满足锁的效果。它的优点是不用显式地创建锁，便可以实现锁的机制。但是它会隐式地添加异常处理程序来保护代码，该程序在抛出异常的时候自动释放锁。

- (void)lockDemo2 {
   dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       @synchronized (self) {
           NSLog(@"执行锁1");
           sleep(5);
       }
   });
   dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       sleep(1);
       @synchronized (self) {
           NSLog(@"执行锁2");
       }
   });
}

方式3 使用gcd

- (void)lockDemo3 {
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"执行锁1");
        sleep(5);
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"执行锁2");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
}

方式4 使用phtread

- (void)lockDemo4 {

    __block pthread_mutex_t mutex;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    //线程1
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        NSLog(@"执行锁1");
        sleep(5);
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    });

    //线程2
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        pthread_mutex_lock(&mutex);
        NSLog(@"执行锁2");
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    });
}

方式5 OSSpinLock

- (void)lockDemo4 {

    OSSpinLock spinlock = OS_SPINLOCK_INIT;

    //线程1
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        OSSpinLockLock(&spinlock);
        NSLog(@"执行锁1");
        sleep(5);
        OSSpinLockUnlock(&spinlock);
    });

    //线程2
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        OSSpinLockLock(&spinlock);
        NSLog(@"执行锁2");
        OSSpinLockUnlock(&spinlock);
    });
}

同样加锁解锁次数耗时结果比较：

OSSpinlock < pthread_mutex < NSLock+IMP < NSLock < @synchronized

• 1、@synchronized
  内部会创建一个异常捕获的handler和其他内部使用的锁。由于内部会添加异常处理，所以耗时。
• 2、NSLock 和 NSLock+IMP
  两个时间非常接近。他们是 pthread mutexes 封装的，但是创建对象的时候需要额外的开销。
• 3、pthread_mutex
  底层的API，性能比较高，处理能力不错。
• 4、gcd
  系统封装的C代码效果比pthread好。
• 5、OSSpinLock
  自旋锁不进入内核，仅仅是重新加载。如果自旋锁占用的时间是极少的（通常是纳秒级别的）性能还是比较高的，减少了系统的直接调用和上下文的切换。（因为优先级倒置问题已经弃用，此类已经被os_unfair_lock所替）

耗时结果如下： synthorize > NSLock > pthread > gcd > os_unfair_lock >OSSPinLock