- 多线程为我们带来了很大便利，也提高了程序的执行效率，但同时也带来了
Data race(当至少有两个线程同时访问同一个变量，而且至少其中有一个是写操作时，就发生了Data race)。这时就要利用一些同步机制来确保数据的准确性，锁就是同步机制中的一种。
一、各种锁
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@synchronized关键字加锁 -
NSLock对象锁 -
NSCondition条件锁1 -
NSConditionLock条件锁2 -
NSRecursiveLock递归锁 -
pthread_mutex互斥锁（C语言） -
pthread_mutex(recursive)互斥锁2（递归锁一种类似NSConditionLock） -
dispath_semaphore信号量实现加锁（GCD） -
OSSpinlock自旋锁(iOS10以后被废弃，因其不安全，有可能造成死锁) -
os_unfair_lock自旋锁(iOS之后才可以使用，代替OSSpinlock的方案)
二、性能比对图
lock_benchmark.png
性能测试Demo的GitHub地址：https://github.com/Yjunjie/MultithreadingAndLock/tree/master
参考链接：https://www.jianshu.com/p/c9c5bc68449d
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总体来说：
OSSpinLock和dispatch_semaphore的效率远远高于其他。
@synchronized和NSConditionLock效率较差。 -
临界区：指的是一块对公共资源进行访问的代码，并非一种机制或是算法。
三、详细介绍
- 自旋锁：
如果共享数据被其他线程加锁，那么当前线程会以死循环的方式等待解锁，一旦访问的资源被解锁，则等待线程就会立即执行。自旋锁避免了进程上下文的调度开销，因此对于线程只会阻塞很短时间的场合是有效的。
1、OSSpinLock(不安全，已废弃)
可能造成死锁的原因：
有可能在优先级比较低的线程里对共享资源进行加锁了，然后高优先级的线程抢占了低优先级的调用CPU时间，导致高优先级的线程一直在等待低优先级的线程释放锁，然而低优先级根本没法抢占高优先级的CPU时间。
这种情况我们称作 优先级倒转。
OSSpinLock lock = OS_SPINLOCK_INIT;
OSSpinLockLock(&lock);
...
OSSpinLockUnlock(&lock);
2、os_unfair_lock
os_unfair_lock 是苹果官方推荐的替换OSSpinLock的方案，但是它在iOS10.0以上的系统才可以调用。
os_unfair_lock_t unfairLock;
unfairLock = &(OS_UNFAIR_LOCK_INIT);
os_unfair_lock_lock(unfairLock);
os_unfair_lock_unlock(unfairLock);
- 互斥锁（Mutex）：
如果共享资源已经有其他线程加锁了，线程会进入休眠状态等待锁。一旦被访问的资源被解锁，则等待资源的线程会被唤醒。
互斥锁不会同时被两个不同的线程同时得到。也就是如果是当前线程加的锁，别的线程是没有办法获取这个锁，也就没有办法对他进行解锁。
1、NSLock
Foundation框架中以对象形式暴露给开发者的一种锁，在AFNetworking的AFURLSessionManager.m中应用如下：
- (instancetype)initWithSessionConfiguration:(NSURLSessionConfiguration *)configuration {
...
self.lock = [[NSLock alloc] init];
self.lock.name = AFURLSessionManagerLockName;
...
}
- (void)setDelegate:(AFURLSessionManagerTaskDelegate *)delegate
forTask:(NSURLSessionTask *)task
{
...
[self.lock lock];
self.mutableTaskDelegatesKeyedByTaskIdentifier[@(task.taskIdentifier)] = delegate;
[delegate setupProgressForTask:task];
[self addNotificationObserverForTask:task];
[self.lock unlock];
}
2、pthread_mutex
实际项目中： 在YYKit的YYMemoryCach中可以看到
- (instancetype)init {
...
pthread_mutex_init(&_lock, NULL);
...
}
- (void)_trimToCost:(NSUInteger)costLimit {
BOOL finish = NO;
pthread_mutex_lock(&_lock);
if (costLimit == 0) {
[_lru removeAll];
finish = YES;
} else if (_lru->_totalCost <= costLimit) {
finish = YES;
}
pthread_mutex_unlock(&_lock);
if (finish) return;
NSMutableArray *holder = [NSMutableArray new];
while (!finish) {
if (pthread_mutex_trylock(&_lock) == 0) {
if (_lru->_totalCost > costLimit) {
_YYLinkedMapNode *node = [_lru removeTailNode];
if (node) [holder addObject:node];
} else {
finish = YES;
}
pthread_mutex_unlock(&_lock);
} else {
usleep(10 * 1000); //10 ms
}
}
...
}
3、@synchronized:
实际项目中：AFNetworking中 isNetworkActivityOccurring属性的getter方法
- (BOOL)isNetworkActivityOccurring {
@synchronized(self) {
return self.activityCount > 0;
}
}
- 条件锁：
当进程的某些资源要求不满足时就进入休眠等待，也就是锁住了。直到满足条件后，条件锁打开，进程继续运行。
1、NSCondition
@interface NSCondition : NSObject <NSLocking> {
@private
void *_priv;
}
- (void)wait;
- (BOOL)waitUntilDate:(NSDate *)limit;
- (void)signal;
- (void)broadcast;
遵循NSLocking协议，使用的时候同样是lock,unlock加解锁，wait是傻等，waitUntilDate:方法是等一会，都会阻塞线程，signal是唤起一个在等待的线程，broadcast是广播全部唤起。
NSCondition *lock = [[NSCondition alloc] init];
//Son 线程
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
[lock lock];
while (No Money) {
[lock wait];
}
NSLog(@"The money has been used up.");
[lock unlock];
});
//Father线程
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
[lock lock];
NSLog(@"Work hard to make money.");
[lock signal];
[lock unlock];
});
2、NSConditionLock
@interface NSConditionLock : NSObject <NSLocking> {
@private
void *_priv;
}
- (instancetype)initWithCondition:(NSInteger)condition NS_DESIGNATED_INITIALIZER;
@property (readonly) NSInteger condition;
- (void)lockWhenCondition:(NSInteger)condition;
- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)tryLockWhenCondition:(NSInteger)condition;
- (void)unlockWithCondition:(NSInteger)condition;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;
- (BOOL)lockWhenCondition:(NSInteger)condition beforeDate:(NSDate *)limit;
- 递归锁
特点：同一个线程可以加锁N次而不会死锁。
1、NSRecursiveLock:
NSRecursiveLock在YYKit中YYWebImageOperation.m中有用到：
_lock = [NSRecursiveLock new];
- (void)dealloc {
[_lock lock];
...
...
[_lock unlock];
}
2、pthread_mutex(recursive)
pthread_mutex锁也支持递归，只需要设置PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE即可
pthread_mutex_t lock;
pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutexattr_init(&attr);
pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
pthread_mutex_init(&lock, &attr);
pthread_mutexattr_destroy(&attr);
pthread_mutex_lock(&lock);
pthread_mutex_unlock(&lock);
- 信号量加锁
多元信号量允许多个线程访问同一个资源，多元信号量简称信号量(Semaphore)，对于允许多个线程并发访问的资源，这是一个很好的选择。一个初始值为N的信号量允许N个线程并发访问。其实严格的来说信号量不能算锁。而且如果信号量设置为1，我们可以把它当作互斥锁来用
1、dispatch_semaphore
dispatch_semaphore在YYKit中的YYThreadSafeArray.m有所应用，YY大神有这样一句注释：
@discussion Generally, access performance is lower than NSMutableArray,
but higher than using @synchronized, NSLock, or pthread_mutex_t.
#define LOCK(...) dispatch_semaphore_wait(_lock, DISPATCH_TIME_FOREVER); \
__VA_ARGS__; \
dispatch_semaphore_signal(_lock);
补充：读写锁(又称共享-互斥锁)
允许多个线程同时对同一个数据进行读操作，而只允许一个线程进行写操作。这是因为读操作不会改变数据的内容，是安全的；而写操作会改变数据的内容，是不安全的。
1、pthread_rwlock_t
//加读锁
pthread_rwlock_rdlock(&rwlock);
//解锁
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
//加写锁
pthread_rwlock_wrlock(&rwlock);
//解锁
pthread_rwlock_unlock(&rwlock);
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