正文

在多線(xiàn)程編程中，線(xiàn)程之間共享資源時(shí)容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，導(dǎo)致程序出現(xiàn)不可預(yù)期的結(jié)果。為了避免這種情況，我們需要采用一些同步機(jī)制來(lái)保證線(xiàn)程之間的安全協(xié)作。 @synchronized指令是Objective-C中一種常用的同步機(jī)制。

@synchronized指令是Objective-C中一種非常簡(jiǎn)單方便的創(chuàng)建鎖的方式。相比于其他鎖，它的語(yǔ)法更加簡(jiǎn)單，只需要使用任意一個(gè)Objective-C對(duì)象作為鎖標(biāo)記即可。

- (void)myMethod:(id)anObj {
    @synchronized(anObj) {
        // Everything between the braces is protected by the @synchronized directive.
    }
}

@synchronized指令中傳遞的對(duì)象是用于區(qū)分受保護(hù)代碼塊的唯一標(biāo)識(shí)符。如果在兩個(gè)不同的線(xiàn)程中執(zhí)行上述方法，分別為anObj參數(shù)傳遞不同的對(duì)象，那么每個(gè)線(xiàn)程都會(huì)獲取自己的鎖并繼續(xù)處理，而不會(huì)被另一個(gè)線(xiàn)程阻塞。但是，如果在這兩種情況下都傳遞相同的對(duì)象，則其中一個(gè)線(xiàn)程會(huì)首先獲取鎖，另一個(gè)線(xiàn)程則會(huì)被阻塞，直到第一個(gè)線(xiàn)程完成操作。

@Synchronized的底層實(shí)現(xiàn)

通過(guò)clang查看底層編譯代碼可知， @Synchronized是通過(guò)objc_sync_enter和objc_sync_exit函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)鎖的獲取和釋放的，源碼如下：

int objc_sync_enter(id obj)
{
    int result = OBJC_SYNC_SUCCESS;
    if (obj) {
        SyncData* data = id2data(obj, ACQUIRE);
        ASSERT(data);
        data->mutex.lock();
    } else {
        // @synchronized(nil) does nothing
        if (DebugNilSync) {
            _objc_inform("NIL SYNC DEBUG: @synchronized(nil); set a breakpoint on objc_sync_nil to debug");
        }
        objc_sync_nil();
    }
    return result;
}
int objc_sync_exit(id obj)
{
    int result = OBJC_SYNC_SUCCESS;
    if (obj) {
        SyncData* data = id2data(obj, RELEASE); 
        if (!data) {
            result = OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR;
        } else {
            bool okay = data->mutex.tryUnlock();
            if (!okay) {
                result = OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR;
            }
        }
    } else {
        // @synchronized(nil) does nothing
    }
    return result;
}

• 如果傳入的obj存在，則走加鎖流程；如果obj為nil，則什么也不做。
• objc_sync_exit和objc_sync_enter是對(duì)應(yīng)的；objc_sync_exit方法就是解鎖，如果obj= nil則什么也不做；

通過(guò)觀(guān)察源碼可知，objc_sync_exit和objc_sync_enter里的關(guān)鍵是從obj轉(zhuǎn)換到SyncData，然后通過(guò)SyncData中的mutex來(lái)對(duì)臨界區(qū)上鎖。SyncData結(jié)構(gòu)體的定義如下：

typedef struct alignas(CacheLineSize) SyncData {
    struct SyncData* nextData;
    DisguisedPtr<objc_object> object;
    int32_t threadCount;  // number of THREADS using this block
    recursive_mutex_t mutex;
} SyncData;

• mutex是遞歸鎖，這也是為什么可以在 @Synchronized里嵌套 @Synchronized的原因了。

從obj轉(zhuǎn)換到SyncData的具體實(shí)現(xiàn)如下：

這段代碼實(shí)現(xiàn)了一個(gè)鎖的緩存機(jī)制，目的是為了提高多線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)同一對(duì)象時(shí)的效率。當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)同一對(duì)象時(shí)，每個(gè)線(xiàn)程需要獲取一個(gè)鎖，這會(huì)造成性能瓶頸。為了避免這個(gè)問(wèn)題，緩存機(jī)制會(huì)將已經(jīng)獲取的鎖緩存起來(lái)，以供下次使用。其大致流程如下：

1、首先檢查是否啟用了快速緩存，如果啟用則在快速緩存中查找是否有與obj對(duì)應(yīng)的SyncData對(duì)象。

2、如果在快速緩存中找到了匹配的SyncData對(duì)象，則將syncLockCount加1，并返回結(jié)果。

3、如果沒(méi)有在快速緩存中找到匹配的SyncData對(duì)象，則繼續(xù)在線(xiàn)程緩存中查找是否有與obj對(duì)應(yīng)的鎖。

4、如果在線(xiàn)程緩存中找到了匹配的鎖，則將對(duì)應(yīng)鎖的計(jì)數(shù)加1，并將其返回結(jié)果。

5、如果沒(méi)有在線(xiàn)程緩存中找到匹配的鎖，則在全局的哈希表中查找是否有與obj對(duì)應(yīng)的SyncData對(duì)象。

6、如果在全局的哈希表中找到了匹配的SyncData對(duì)象，則會(huì)進(jìn)行多線(xiàn)程操作，將對(duì)應(yīng)鎖的計(jì)數(shù)加1，并返回結(jié)果。

7、如果沒(méi)有在全局的哈希表中找到匹配的SyncData對(duì)象，則創(chuàng)建新對(duì)象，并將新對(duì)象添加到上述的緩存中，以供下次使用。

badcase分析

#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *testArray;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    self.testArray = @[].mutableCopy;
    for (NSUInteger i = 0; i < 5000; i++) {
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            [self testThreadArray];
        });
    }
}
- (void)testThreadArray {
    @synchronized (self.testArray) {
        self.testArray = @[].mutableCopy;
    }
}
@end

運(yùn)行這段代碼，會(huì)出現(xiàn)如下crash:

考慮這個(gè)場(chǎng)景，有三個(gè)線(xiàn)程A、B、C同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)一個(gè)非原子屬性self.testArray，初始值為p0。線(xiàn)程A和線(xiàn)程B由于訪(fǎng)問(wèn)的self.testArray的值一致，產(chǎn)生了競(jìng)爭(zhēng)，線(xiàn)程A獲取了鎖并將self.testArray的值重新設(shè)置為p1，然后釋放了鎖。此時(shí)線(xiàn)程C訪(fǎng)問(wèn)self.testArray，發(fā)現(xiàn)其值為p1，沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)，準(zhǔn)備對(duì)其進(jìn)行賦值操作。然而，此時(shí)線(xiàn)程B由于之前的鎖已經(jīng)被釋放，進(jìn)入代碼塊，也準(zhǔn)備對(duì)self.testArray進(jìn)行賦值操作，這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)線(xiàn)程同時(shí)對(duì)非原子屬性self.testArray進(jìn)行賦值操作，從而產(chǎn)生crash。

以上就是深入詳解Objective-C中的@Synchronized關(guān)鍵字的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Objective-C @Synchronized關(guān)鍵字的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

最新評(píng)論