一、前言
前段时间看了几个开源项目，发现他们保持线程同步的方式各不相同，有@synchronized、NSLock、dispatch_semaphore、NSCondition、pthread_mutex、OSSpinLock。后来网上查了一下，发现他们的实现机制各不相同，性能也各不一样。不好意思，我们平常使用最多的@synchronized是性能最差的。下面我们先分别介绍每个加锁方式的使用，在使用一个案例来对他们进行性能对比。
二、介绍与使用
2.1、@synchronized
1 | NSObject *obj = [[NSObject alloc] init]; |
@synchronized(obj)指令使用的obj为该锁的唯一标识，只有当标识相同时，才为满足互斥，如果线程2中的@synchronized(obj)改为@synchronized(self),刚线程2就不会被阻塞，@synchronized指令实现锁的优点就是我们不需要在代码中显式的创建锁对象，便可以实现锁的机制，但作为一种预防措施，@synchronized块会隐式的添加一个异常处理例程来保护代码，该处理例程会在异常抛出的时候自动的释放互斥锁。所以如果不想让隐式的异常处理例程带来额外的开销，你可以考虑使用锁对象。
上面结果的执行结果为：
1 | 2016-06-29 20:48:35.747 SafeMultiThread[35945:580107] 需要线程同步的操作1 开始 |
2.2、dispatch_semaphore
1 | dispatch_semaphore_t signal = dispatch_semaphore_create(1); |
dispatch_semaphore是GCD用来同步的一种方式，与他相关的共有三个函数，分别是dispatch_semaphore_create，dispatch_semaphore_signal，dispatch_semaphore_wait。
（1）dispatch_semaphore_create的声明为：
1 | dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value); |
传入的参数为long，输出一个dispatch_semaphore_t类型且值为value的信号量。
值得注意的是，这里的传入的参数value必须大于或等于0，否则dispatch_semaphore_create会返回NULL。
（2）dispatch_semaphore_signal的声明为：
1 | long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema) |
这个函数会使传入的信号量dsema的值加1；
(3) dispatch_semaphore_wait的声明为：
1 | long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)； |
这个函数会使传入的信号量dsema的值减1；这个函数的作用是这样的，如果dsema信号量的值大于0，该函数所处线程就继续执行下面的语句，并且将信号量的值减1；如果desema的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout（注意timeout的类型为dispatch_time_t，不能直接传入整形或float型数），如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了，且该函数（即dispatch_semaphore_wait）所处线程获得了信号量，那么就继续向下执行并将信号量减1。如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0，那么等到timeout时，其所处线程自动执行其后语句。
dispatch_semaphore 是信号量，但当信号总量设为 1 时也可以当作锁来。在没有等待情况出现时，它的性能比 pthread_mutex 还要高，但一旦有等待情况出现时，性能就会下降许多。相对于 OSSpinLock 来说，它的优势在于等待时不会消耗 CPU 资源。
如上的代码，如果超时时间overTime设置成>2，可完成同步操作。如果overTime
上面代码的执行结果为：
1 | 2016-06-29 20:47:52.324 SafeMultiThread[35945:579032] 需要线程同步的操作1 开始 |
如果把超时时间设置为
1 | 2016-06-30 18:53:24.049 SafeMultiThread[30834:434334] 需要线程同步的操作1 开始 |
2.3、NSLock
1 | NSLock *lock = [[NSLock alloc] init]; |
NSLock是Cocoa提供给我们最基本的锁对象，这也是我们经常所使用的，除lock和unlock方法外，NSLock还提供了tryLock和lockBeforeDate:两个方法，前一个方法会尝试加锁，如果锁不可用(已经被锁住)，刚并不会阻塞线程，并返回NO。lockBeforeDate:方法会在所指定Date之前尝试加锁，如果在指定时间之前都不能加锁，则返回NO。
上面代码的执行结果为：
1 | 2016-06-29 20:45:08.864 SafeMultiThread[35911:575795] 需要线程同步的操作1 开始 |
源码定义如下：
1 | @protocol NSLocking |
2.4、NSRecursiveLock递归锁
1 | //NSLock *lock = [[NSLock alloc] init]; |
NSRecursiveLock实际上定义的是一个递归锁，这个锁可以被同一线程多次请求，而不会引起死锁。这主要是用在循环或递归操作中。
这段代码是一个典型的死锁情况。在我们的线程中，RecursiveMethod是递归调用的。所以每次进入这个block时，都会去加一次锁，而从第二次开始，由于锁已经被使用了且没有解锁，所以它需要等待锁被解除，这样就导致了死锁，线程被阻塞住了。调试器中会输出如下信息：
1 | 2016-06-30 19:08:06.393 SafeMultiThread[30928:449008] value = 5 |
在这种情况下，我们就可以使用NSRecursiveLock。它可以允许同一线程多次加锁，而不会造成死锁。递归锁会跟踪它被lock的次数。每次成功的lock都必须平衡调用unlock操作。只有所有达到这种平衡，锁最后才能被释放，以供其它线程使用。
如果我们将NSLock代替为NSRecursiveLock，上面代码则会正确执行。
1 | 2016-06-30 19:09:41.414 SafeMultiThread[30949:450684] value = 5 |
如果需要其他功能，源码定义如下：
1 | @interface NSRecursiveLock : NSObject { |
2.5、NSConditionLock条件锁
1 | NSMutableArray *products = [NSMutableArray array]; |
当我们在使用多线程的时候，有时一把只会lock和unlock的锁未必就能完全满足我们的使用。因为普通的锁只能关心锁与不锁，而不在乎用什么钥匙才能开锁，而我们在处理资源共享的时候，多数情况是只有满足一定条件的情况下才能打开这把锁：
在线程1中的加锁使用了lock，所以是不需要条件的，所以顺利的就锁住了，但在unlock的使用了一个整型的条件，它可以开启其它线程中正在等待这把钥匙的临界地，而线程2则需要一把被标识为2的钥匙，所以当线程1循环到最后一次的时候，才最终打开了线程2中的阻塞。但即便如此，NSConditionLock也跟其它的锁一样，是需要lock与unlock对应的，只是lock,lockWhenCondition:与unlock，unlockWithCondition:是可以随意组合的，当然这是与你的需求相关的。
上面代码执行结果如下：
1 | 2016-06-30 20:31:58.699 SafeMultiThread[31282:521698] wait for product |
如果你需要其他功能，源码定义如下：
1 | @interface NSConditionLock : NSObject { |
2.6、NSCondition
1 | NSCondition *condition = [[NSCondition alloc] init]; |
一种最基本的条件锁。手动控制线程wait和signal。
[condition lock];一般用于多线程同时访问、修改同一个数据源，保证在同一时间内数据源只被访问、修改一次，其他线程的命令需要在lock 外等待，只到unlock ，才可访问
1 | [condition unlock];与lock 同时使用 |
上面代码执行结果如下：
1 | 2016-06-30 20:21:25.295 SafeMultiThread[31256:513991] wait for product |
2.7、pthread_mutex
1 | __block pthread_mutex_t theLock; |
c语言定义下多线程加锁方式。
1 | 1：pthread_mutex_init(pthread_mutex_t mutex,const pthread_mutexattr_t attr); |
代码执行操作结果如下：
1 | 2016-06-30 21:13:32.440 SafeMultiThread[31429:548869] 需要线程同步的操作1 开始 |
2.8、pthread_mutex(recursive)
这是pthread_mutex为了防止在递归的情况下出现死锁而出现的递归锁。作用和NSRecursiveLock递归锁类似。
如果使用pthread_mutex_init(&theLock, NULL);初始化锁的话，上面的代码会出现死锁现象。如果使用递归锁的形式，则没有问题。
2.9、OSSpinLock
OSSpinLock 自旋锁，性能最高的锁。原理很简单，就是一直 do while 忙等。它的缺点是当等待时会消耗大量 CPU 资源，所以它不适用于较长时间的任务。 不过最近YY大神在自己的博客不再安全的 OSSpinLock中说明了OSSpinLock已经不再安全，请大家谨慎使用。
三、性能对比
对以上各个锁进行1000000此的加锁解锁的空操作时间如下：
1 | OSSpinLock: 46.15 ms |
三.总的来说：
OSSpinLock和dispatch_semaphore的效率远远高于其他。
@synchronized和NSConditionLock效率较差。
鉴于OSSpinLock的不安全，所以我们在开发中如果考虑性能的话，建议使用dispatch_semaphore。
如果不考虑性能，只是图个方便的话，那就使用@synchronized。
总感觉这个标题怪怪的,但是我自身词汇有限,也不知道怎么描述好了.用一个简单的需求来解释一下吧.我之前开发的一个项目,需要向服务器上传图片,多图片上传,然后每次上传之后会返回一个图片的AID, 然后需要所有图片上传完成之后, 拿着一个全是AID的数组作为参数进行另一个异步请求…好吧,我感觉又绕了…
前几天,我在一个技术交流圈,看到一个朋友去JINGDONG的面试题, 其中一个题目的描述是:有a、b、c、d 4个异步请求，如何判断a、b、c、d都完成执行？, 跟我上面的需求大同小异.
特别注意:所有的代码都基于JINGDONG这道面试题, 不过我只打印了A和B而已..
四.实战应用
我们公司App前段时间刚好有一个功能需求，就是关于发动态的时候图片上传的需求。以前一般来说的话，我们是讲所有图片打包一起发给服务器，但是这依稀不一样的是，必须每一张每一张的传，具体为什么老大说了一各位自己体会。
需求是：
- 1：每次上传图片的时候必须一张一张的传。
- 2：上传完一张之后服务器返回给我们一个url，把他存起来
- 3：全部传完之后再把所有存起来的url一起通过json格式发送给服务器
这里试了各种方法，问了各种大牛都没找到好的方法，只能说有些能解决，但是达不到非常满意的效果。这里总结一下常见的使用。
RunLoop
需要注意一点: 这儿用的是NSURLSession, 不是AFN, 所以block里面的线程是子线程,不是主线程, 不能直接使用CFRunLoopGetCurrent
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10CFRunLoopGetCurrent : Returns the CFRunLoop object for the current thread.
CFRunLoopGetMain: Returns the main CFRunLoop object.
NSURLSessionDataTask *task = [[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://www.baidu.com"]] completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
NSLog(@"A");
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetMain());
}] ;
[task resume];
CFRunLoopRun();
NSLog(@"B");GCD的group
dispatch_group_notify就是需要等queue里面的子线程都执行完毕之后才会执行 这种方法比较常见, 不多说
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8dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"A");
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"B");
});dispatch_barrier_async
barrier的中文意思就是障碍, 屏障 一般使用dispatch_barrier_async, 会让barrier之前的线程执行完成之后才会执行barrier后面的操作
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19dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(0, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"A");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"C");
});
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"拿到了A的值");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"D");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"E");
});dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"F");
});
4.NSOperationQueue
主要就是用到NSOperationQueue的一个对象方法-addDependency 需要注意一点: waitUntilFinished如果是YES,必须等到queue中所有Operation执行完毕之后, 才会打印HAHA, 反之的话, HAHA的打印顺序是随机的了,就看哪个线程跑得快了…
1 | NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init]; |
使用AFN中的batchOfRequestOperations
这个和GCD一样, 我工作中比较常用的一种方法 batchOfRequestOperations方法其实是AFHTTPRequestOperation的父类AFURLConnectionOperation的一个方法. 这儿的waitUntilFinished同4. NSOperationQueue progressBlock一般用在进度计算中, 比如执行了多少百分比, 可以自定义一些炫酷动画
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23AFHTTPRequestOperation *queue = [[AFHTTPRequestOperation alloc] initWithRequest:[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://www.baidu.com"]]];
[queue setCompletionBlockWithSuccess:^(AFHTTPRequestOperation *operation, id responseObject) {
NSLog(@"A");
} failure:^(AFHTTPRequestOperation *operation, NSError *error) {
NSLog(@"A");
}];
[queue resume];
AFHTTPRequestOperation *queue2 = [[AFHTTPRequestOperation alloc] initWithRequest:[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://www.baidu.com"]]];
[queue2 setCompletionBlockWithSuccess:^(AFHTTPRequestOperation *operation, id responseObject) {
NSLog(@"B");
} failure:^(AFHTTPRequestOperation *operation, NSError *error) {
NSLog(@"B");
}];
[queue2 resume];
NSArray *operations = [AFHTTPRequestOperation batchOfRequestOperations:@[queue, queue2] progressBlock:^(NSUInteger numberOfFinishedOperations, NSUInteger totalNumberOfOperations) {
NSLog(@"%ld/%ld", numberOfFinishedOperations, totalNumberOfOperations);
} completionBlock:^(NSArray *operations) {
NSLog(@"C");
}];
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperations:operations waitUntilFinished:NO];
6.其他
1 | 老早以前, 我一般是在一个异步请求中的completionBlock或者successBlock中拿到需要的值, 为空判断后,直接在block里面再写一个异步线程...其实这样的写法可能很多人都用过,但是代码的阅读性太弱了,花括号太多,看的眼花缭乱的... |
7.使用与性能对比
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