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xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc xxx.m
支持ARC、指定运行时系统版本
xcrun -sdk iphoneos clang -arch arm64 -rewrite-objc -fobjc-arc -fobjc-runtime=ios-15.0.0 xxx.m
一、iOS中常见的多线程方案
iOS中常见的多线程方案.png
二、容易混淆的术语
有4种术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行
- 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程
- 同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
- 异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力
- 并发和串行主要影响：任务的执行方式
- 并发：多个任务并发（同时）执行
-
串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务
各种队列的执行效果.png
注：使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列（产生死锁）
三、GCD的常用函数
1. GCD中2个用来执行任务的函数
- 用同步的方式执行任务
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); - 用异步的方式执行任务
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
注：queue：队列，block：队列
2. GCD源码：https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch
四、线程同步方案
OSSpinLock（iOS10之后废弃）
OSSpinLock：“自旋锁”，等待锁的线程会处于忙等（busy-wait）状态，一直占用CPU资源-
目前已经不再安全，可能会出现优先级反转问题
- 如果等待锁的线程优先级较高，它会一直占用CPU资源，优先级低的线程就无法释放锁
// 初始化
OSSpinLock lock = OS_SPINLOCK_INIT;
// 尝试加锁（如果需要等待就不加锁，直接返回false；如果不需要等待就加锁，返回true）
bool result = OSSpinLockTry(&lock);
// 加锁
OSSpinLockLock(&lock);
// 解锁
OSSpinLockUnlock(&lock);
os_unfair_lock
-
os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock，iOS10开始支持 - 从底层调用看，等待
os_unfair_lock锁的线程会处于休眠状态，并非忙等 - 需要导入
#import <os/lock.h>头文件
/// 初始化
os_unfair_lock lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
/// 尝试加锁
os_unfair_lock_trylock(&lock);
/// 加锁
os_unfair_lock_lock(&lock);
/// 解锁
os_unfair_lock_unlock(&lock);
dispatch_semaphore
-
semaphore：”信号量“ - 信号量的初始值可以用来控制线程并发量访问的最大数量
- 信号量的初始化为1，代表同时只允许1条线程访问资源，保证线程同步
// 信号量的初始化
int value = 1;
// 初始化信号量
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(value);
// 如果信号量的值<=0，当前线程就会进入休眠等待（直到信号量的值>0）
// 如果信号量的值>0，就减1，然后往下执行后面的代码
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
//让信号量的值加1
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
pthread_mutex
-
mutex：”互斥锁“，等待锁的线程会处于休眠状态 - 需要导入头文件
#import <pthread.h>
// 初始化锁的属性
pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutexattr_init(&attr);
pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_NORMAL);
// pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_ RECURSIVE);（递归锁：允许同一个线程对一把锁进行重复加锁）
// 初始化锁
pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, &attr);
// 尝试加锁
pthread_mutex_trylock(&mutex);
// 加锁
pthread_mutex_lock(&mutex);
// 解锁
pthread_mutex_unlock(&mutex);
// 销毁相关资源
pthread_mutexattr_destroy(&attr);
pthread_mutex_destroy(&mutex);
/*
* Mutex type attributes
*/
#define PTHREAD_MUTEX_NORMAL 0
#define PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK 1
#define PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 2
#define PTHREAD_MUTEX_DEFAULT PTHREAD_MUTEX_NORMAL
NSLock、NSRecursiveLock
-
NSLock是对mutex普通锁的封装
@interface NSLock : NSObject <NSLocking> {
- (BOOL)tryLock;
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;
@end
@protocol NSLocking
- (void)lock;
- (void)unlock;
@end
// 初始化锁
NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
-
NSRecursiveLock也是对mutex递归锁的封装，API跟NSLock基本一致
NSCondition
-
NSCondition是对mutex和cont的封装
@interface NSCondition : NSObject <NSLocking> {
- (void)wait;
- (BOOL)waitUntilDate:(NSDate *)limit;
- (void)signal;
- (void)broadcast;
@end
pthread_mutex - 条件（条件锁）
// 初始化锁
pthread_mutex_t mutex;
// NULL代表使用默认属性
pthread_mutex_init(&mutex, NULL);
// 初始化条件
pthread_cond_t condition;
pthread_cond_init(&condition, NULL);
// 等待条件（进入休眠，开放mutex锁；被唤醒后，会再次对mutex加锁）
pthread_cond_wait(&condition, &mutex);
// 激活一个等待该条件的线程
pthread_cond_signal(&condition);
// 激活所有等待该条件的线程
pthread_cond_broadcast(&condition);
// 销毁相关资源
pthread_mutex_destroy(&mutex);
pthread_cond_destroy(&condition);
NSConditionLock
-
NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装，可以设置具体的条件值
@interface NSConditionLock : NSObject <NSLocking> {
- (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;
@end
dispatch_queue
- 直接使用GCD的串行队列也是可以线程同步的
@synchronized
- @synchronized是对metex递归锁的封装
性能从高到低排序
os_unfair_lockOSSpinLockdispatch_semaphorepthread_mutexdispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)NSLockNSConditionpthread_mutex(recursive)NSRecursiveLockNSConditionLock@synchronized
五、多线程安全隐患的解决方案
- 解决方案：使用线程同步技术（同步，就是协同步调，按预定的先后次序进行）
-
常见的线程同步技术是：加锁
多线程安全隐患的解决方案.png
六、自旋锁、互斥锁比较
-
什么情况使用自旋锁比较划算
- 预计线程等待锁的时间很短
- 加锁的代码（临界区）经常被调用，但竞争情况很少发生
- CPU资源不紧张
- 多核处理器
-
什么情况使用互斥锁比较划算
- 预计线程等待锁的时间较长
- 单核处理器
- 临界区有IO操作
- 临界区代码复杂或者循环量大
- 临界区竞争非常激烈
七、iOS中读写安全方案
思考如何实现以下场景
- 同一时间，只能有1个线程进行写的操作
- 同一时间，允许有多个线程进行读的操作
- 同一时间，不允许既有些的操作，又有读的操作
上面的场景是典型的”多读单写“，经常用于文件等数据的读写操作，iOS中实现方案有
-
pthread_rwlock：读写锁 -
dispatch_barrier_async：异步栅栏调用
pthread_rwlock
// 初始化锁
pthread_rwlock_t *lock;
pthread_rwlock_init(&lock, NULL);
// 读-加锁
pthread_rwlock_rdlock(&lock);
// 读-尝试加锁
pthread_rwlock_tryrdlock(&lock);
// 写-加锁
pthread_rwlock_wrlock(&lock);
// 写-尝试加锁
pthread_rwlock_wrlock(&lock);
// 解锁
pthread_rwlock_unlock(&lock);
// 销毁
pthread_rwlock_destroy(&lock);
dispatch_barrier_async
- 这个函数传入的并发队列必须是自己通过
dispatch_queue_create创建的 - 如果传入的是一个串行或是一个全局的并发队列，那这个函数便等同于
dispatch_async函数的效果
// 初始化队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("rw_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// 读
dispatch_async(queue, ^{
});
// 写
dispatch_barrier_sync(queue, ^{
});
八、其他
atomic
-
atomic用于保证属性setter、getter的原子性操作，相当于在getter和setter内部加了线程同步的锁 - 可以参考源码
objc4的objc-accessors.mm - 它并不能保证使用属性的过程是线程安全的
面试题
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"1");
[self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:0];
NSLog(@"3");
});
- (void)test {
NSLog(@"2");
}
- 打印结果是1、3
- 原因
-
performSelector: withObject: afterDelay:的本质是往Runloop中添加定时器 - 子线程默认没有启动
Runloop
-
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
NSLog(@"1");
}];
[thread start];
[self performSelector:@selector(test) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES];
}
- (void)test {
NSLog(@"2");
}
- 打印结果是1、崩溃
如何用GCD实现
- 异步并发执行任务1、任务2
- 等任务1、任务2执行完毕后，再回到主线程执行任务3
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"任务1");
});
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"任务2");
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"任务3");
});
注：可能涉及的面试题
- 你理解的多线程
-
iOS的多线程方案有哪几种，你更倾向于哪种 - 你在项目中用过
GCD吗 -
GCD的队列类型 - 说一下
OperationQueue和GCD的区别，以及各自的优势 - 线程安全的处理手段有哪些
- OC你了解的锁有哪些？
追问一：自旋锁和互斥锁对比
追问二：使用以上锁需要注意哪些
追问三： 用C/OC/C++，任选其一实现自旋锁或者互斥锁，口述
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