正文
问题列表
1、以下这段代码，在主线程执行会输出什么？
// 属性
@property (nonatomic, strong) NSArray *myNumberArr;
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
self.myNumberArr = @[[NSString stringWithFormat:@"%d", i]];
NSLog(@"%d, count:%d", i, self.myNumberArr.count);
});
}
2、稍作修改，以下代码在主线程执行会输出什么？
// 属性
@property (atomic, strong) NSArray *myNumberArr;
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
_myNumberArr = @[[NSString stringWithFormat:@"%d", i]];
NSLog(@"%d, count:%d", i, _myNumberArr.count);
});
}
3、换了个类型，以下代码在主线程执行会输出什么？
// 属性
@property (nonatomic, strong) NSNumber *myNumber;
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
self.myNumber = @(i);
NSLog(@"%d, count:%d", i, self.myNumber.intValue);
});
}
问题分析
题目1
// 属性
@property (nonatomic, strong) NSArray *myNumberArr;
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
self.myNumberArr = @[[NSString stringWithFormat:@"%d", i]];
NSLog(@"%d, count:%d", i, self.myNumberArr.count);
});
}
先解析提供的要素：
a.nonatomic的NSArray属性；
b.异步执行，gcd并发队列；
c.多个block，对myNumberArr的多次读写操作；
由a+b+c组成了一个多线程访问nonatomic属性的方法，如果直接运行会遇到下面的问题：
题目2
// 属性
@property (atomic, strong) NSArray *myNumberArr;
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
_myNumberArr = @[[NSString stringWithFormat:@"%d", i]];
NSLog(@"%d, count:%d", i, _myNumberArr.count);
});
}
myNumberArr的属性变为了atomic；
属性的访问，没有用.myNumberArr的getter方式，而是直接使用_myNumberArr访问；
如果直接运行，同样会遇到下面的问题：
题目3
// 属性
@property (nonatomic, strong) NSNumber *myNumber;
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
self.myNumber = @(i);
NSLog(@"%d, count:%d", i, self.myNumber.intValue);
});
}
与题目1类似：
a.nonatomic的NSNumber属性；
b.异步执行，gcd并发队列；
c.多个block，对myNumber的多次读写操作；
由题目1的经验，由a+b+c组成了一个多线程访问nonatomic属性myNumber的方法，预期直接运行会遇到相同的多线程问题。但实际上是可以正常跑完，即使多尝试几次。
问题延伸
多线程问题出现原因
为了更好理解多线程读写属性的理解，我们以题目1为样例，假设其代码在-viewDidLoad方法。
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
NSArray *arr = @[[NSString stringWithFormat:@"%d", i]];
self.myNumberArr = arr;
});
}
上面的代码其实是跑在ARC的环境下，而OC实现ARC就是编译时添加retain和release的方法。
我们将上面的ARC代码转成更原始的代码，得到更接近真实运行的代码。
转换方式：将ViewController.m的代码编译，得到ViewController.o文件，再进行还原得到类似的MRC代码。
比如说block中的代码会生成：
根据上图，给self.myNumberArr赋值的var_28已经进行过retain操作。
打开setMyNumberArr:方法，我们知道最终赋值的操作是通过objc_storeStrong来执行，这个方法如下：
void objc_storeStrong(id *object, id value) {
id oldValue = *object;
value = [value retain];
*object = value;
[oldValue release];
}
当我们给self.myNumberArr赋值时，除了需要retain传进来的值，还需要将self.myNumberArr原来的值进行release，否则赋值之后原来的self.myNumberArr值将成为野指针。
当我们有多个线程执行self.myNumberArr = arr，也就是会有多个线程同时跑到objc_storeStrong函数。
假设线程1和线程2同时运行objc_storeStrong，他们会同时拿到oldValue，此时retainCount都为1；当2个线程执行完赋值操作，都会对oldValue进行release操作，此时就会触发对象的重复release，造成崩溃。
nonatomic和atomic的区别
我们把myNumberArr的生命的nonatomic改成atomic，再试试看看生成的代码。
// 属性
@property (atomic, strong) NSArray *myNumberArr;
结果如下：
objc_setProperty_atomic的代码如下：
（注意看下面if(atomic)的分支）
void objc_setProperty_atomic(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset)
{
reallySetProperty(self, _cmd, newValue, offset, true, false, false);
}
static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{
id oldValue;
id *slot = (id*) ((char*)self + offset);
if (copy) {
newValue = [newValue copyWithZone:NULL];
} else if (mutableCopy) {
newValue = [newValue mutableCopyWithZone:NULL];
} else {
if (*slot == newValue) return;
newValue = objc_retain(newValue);
}
if (!atomic) {
oldValue = *slot;
*slot = newValue;
} else {
spin_lock_t *slotlock = &PropertyLocks[GOODHASH(slot)];
_spin_lock(slotlock);
oldValue = *slot;
*slot = newValue;
_spin_unlock(slotlock);
}
objc_release(oldValue);
}
我们知道了atomic的属性在setter的时候，会通过加锁来保证赋值操作的原子性。
这样也解释了题目2的时候，为什么声明了atomic，但是通过_myNumberArr属性去操作会发生多线程问题。因为用下划线_myNumberArr访问属性时，不会经过getter/setter。
NSArray的多线程问题
有一个经典问题：NSArray是否为线程安全类，能否用atomic修饰NSArray属性保证属性的读写线程安全吗？
根据前面的分析，我们可以知道atomic可以保证getter/setter在使用的时候，不会出现多线程问题；
再根据官网的资料，我们知道NSArray是Thread Safety。
综上，答案是：NSArray是线程安全类，可以用atomic修饰NSArray属性保证属性的读写线程安全。
但是，是否涉及NSArray的操作，都不需要考虑多线程的问题？
看下面的一段代码：
@property (atomic, strong) NSArray<NSMutableDictionary *> *myAtomicArr;
// 运行代码
for (int i = 0; i < 1000; ++i) {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
if ([self.myAtomicArr[0] objectForKey:@"testKey"]) {
[self.myAtomicArr[0] removeObjectForKey:@"testKey"];
}
else {
self.myAtomicArr[0][@"testKey"] = @"testStr";
}
});
}
通过前面的经验，我们容易知道这种代码会出现多线程问题。
我们能保证NSArray类的线程安全，但是无法保证NSArray内的属性操作是线程安全，所以在使用NSArray时，仍需要小心多线程问题。
思考题🤔：
为什么题目3可以正常运行？（答案见附录最后一篇）
总结
多线程的问题有很多场景，这里仅针对属性的多线程读写这个case进行分析，对多线程问题建立一个基础的认知。
附录
Thread Safety Summary
objc_storeStrong
objc_setProperty_atomic
一次标签指针（Tagged Pointer）导致的事故
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