谈谈iOS中的锁
来源:互联网 发布:美林大数据 编辑:程序博客网 时间:2024/05/19 09:02
1 前言
近日工作不是太忙,刚好有时间了解一些其他东西,本来打算今天上午去体检,但是看看天气还是明天再去吧,也有很大一个原因:就是周六没有预约上!闲话少说,这里简单对锁来个简单介绍分享。
2 目录
第一部分:什么是锁
第二部分:锁的分类
第三部分:锁的作用
第四部分:iOS中锁的实现
第一部分:什么是锁
从小就知道锁,就是家里门上的那个锁,用来防止盗窃的锁。它还有钥匙,用于开锁。不过这里的锁,并不是小时候认知的锁,而是站在程序员的角度的锁。这里我就按照我的理解来介绍一下锁。
在计算机科学中,锁是一种同步机制,用于在存在多线程的环境中实施对资源的访问限制。你可以理解成它用于排除并发的一种策略。看例子
if (lock == 0) { lock = myPID; }
上面这段代码并不能保证这个任务有个锁,因此它可以在同一时间被多个任务执行。这个时候就有可能多个任务都检测到lock是空闲的,因此两个或者多个任务都将尝试设置lock,而不知道其他的任务也在尝试设置lock。这个时候就会出问题了。 再看看这段代码:
class Acccount { long val = 0; //这里不可在其他方法修改,只能通过add/minus修改 object thisLock = new object(); public void add(const long x) { lock(thisLock) { val +=x; } } public void minus(const long x) { lock(thisLock) { val -=x; } } }
这样就能防止多个任务去修改val了,(这里注意,如果val是public的,那个也会导致一些问题)。
第二部分:锁的分类
锁根据不同的性质可以分成不同的类。
在WiKiPedia介绍中,一般的锁都是建议锁,也就四每个任务去访问公共资源的时候,都需要取得锁的资讯,再根据锁资讯来确定是否可以存取。若存取对应资讯,锁的状态会改变为锁定,因此其他线程不会访问该资源,当结束访问时,锁会释放,允许其他任务访问。有些系统有强制锁,若未经授权的锁访问锁定的资料,在访问时就会产生异常。
在iOS中,锁分为递归锁、条件锁、分布式锁、一般锁(这里是看着NSLock类里面的分类划分的)。
对于数据库的锁分类:
这里就不在详细介绍了,感兴趣的大家可以自己查阅相关资料。
第三部分:锁的作用
这个比较通俗来讲: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:执行多线程时用于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。
第四部分:iOS中锁的实现
先看看iOS中NSLock类的.h文件。这里就不在写上来了。从代码中可以看出,该类分成了几个子类:NSLock、NSConditionLock、NSRecursiveLock以及NSCondition。然后有一个NSLocking的协议:
@protocol NSLocking- (void)lock;- (void)unlock;@end
这几个子类都遵循了NSLock的协议,这里简单介绍一下其中的几个方法: 对于tryLock方法,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:方法,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。接下来就让我们看一下iOS中实现锁的方式:
方式1 使用NSLock类
- (void)nslockDemo { NSLock *myLock = [[NSLock alloc] init]; _testLock = [[TestLock alloc] init]; dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ [myLock lock]; [_testLock method1]; sleep(5); [myLock unlock]; if ([myLock tryLock]) { NSLog(@"可以获得锁"); }else { NSLog(@"不可以获得所"); } }); dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ sleep(1); if ([myLock tryLock]) { NSLog(@"---可以获得锁"); }else { NSLog(@"----不可以获得所"); } [myLock lock]; [_testLock method2]; [myLock unlock]; });}
方式2 使用@synchorize
- (void)synchronizeDemo { _testLock = [[TestLock alloc] init]; dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ @synchronized (_testLock) { [_testLock method1]; sleep(5); } }); dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ sleep(1); @synchronized (_testLock) { [_testLock method2]; } });}
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。
方式3 使用gcd
- (void)gcdDemo { _testLock = [[TestLock alloc] init]; 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); [_testLock method1]; 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); [_testLock method2]; dispatch_semaphore_signal(semaphore); });}
方式4 使用phtread
- (void)pthreadDemo { _testLock = [[TestLock alloc] init]; __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); [_testLock method1]; 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); [_testLock method2]; pthread_mutex_unlock(&mutex); });}
pthread_mutex_t定义在pthread.h,所以记得#include。
3 性能对比
这里简单写一个小程序来进行四种方式的性能对比,这里再固定次数内进行了加锁解锁,然后输出用时,结果如下(测试1、2执行次数不一样:测试1 < 测试2):
测试12016-11-05 15:27:52.595 LockDemo[4394:202297] NSLock times:0.8718432016-11-05 15:27:56.335 LockDemo[4394:202297] synthorize times:3.7389392016-11-05 15:27:56.691 LockDemo[4394:202297] gcd times:0.3553442016-11-05 15:27:57.328 LockDemo[4394:202297] pthread times:0.6368152016-11-05 15:27:57.559 LockDemo[4394:202297] OSSPinLock times:0.2310132016-11-05 15:27:57.910 LockDemo[4394:202297] os_unfair_lock times:0.350615测试22016-11-05 15:30:54.123 LockDemo[4454:205180] NSLock times:1.9081032016-11-05 15:31:02.112 LockDemo[4454:205180] synthorize times:7.9885472016-11-05 15:31:02.905 LockDemo[4454:205180] gcd times:0.7921132016-11-05 15:31:04.372 LockDemo[4454:205180] pthread times:1.4669872016-11-05 15:31:04.870 LockDemo[4454:205180] OSSPinLock times:0.4974872016-11-05 15:31:05.637 LockDemo[4454:205180] os_unfair_lock times:0.767569
这里还测试了OSSPinLock(此类已经被os_unfair_lock所替代)。结果如下: synthorize > NSLock > pthread > gcd > os_unfair_lock >OSSPinLock 这里:
synthorize内部会添加异常处理,所以耗时。
pthread_mutex底层API,处理能力不错。
gcd系统封装的C代码效果比pthread好。
4 总结
简单就介绍这么多。
5 参考文档:
http://www.liuhaihua.cn/archives/220300.html
https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E9%94%81_(%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%A7%91%E5%AD%A6)
https://en.wikipedia.org/wiki/Lock_(computer_science)
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