1 前言

近日工作不是太忙，剛好有時(shí)間了解一些其他東西，本來(lái)打算今天上午去體檢，但是看看天氣還是明天再去吧，也有很大一個(gè)原因：就是周六沒(méi)有預(yù)約上！閑話少說(shuō)，這里簡(jiǎn)單對(duì)鎖來(lái)個(gè)簡(jiǎn)單介紹分享。

2 目錄

1. 第一部分：什么是鎖
2. 第二部分：鎖的分類(lèi)
3. 第三部分：鎖的作用
4. 第四部分：iOS中鎖的實(shí)現(xiàn)

第一部分：什么是鎖

從小就知道鎖，就是家里門(mén)上的那個(gè)鎖，用來(lái)防止盜竊的鎖。它還有鑰匙，用于開(kāi)鎖。不過(guò)這里的鎖，并不是小時(shí)候認(rèn)知的鎖，而是站在程序員的角度的鎖。這里我就按照我的理解來(lái)介紹一下鎖。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，鎖是一種同步機(jī)制，用于在存在多線程的環(huán)境中實(shí)施對(duì)資源的訪問(wèn)限制。你可以理解成它用于排除并發(fā)的一種策略。看例子

if (lock == 0) {
lock = myPID;
}

上面這段代碼并不能保證這個(gè)任務(wù)有個(gè)鎖，因此它可以在同一時(shí)間被多個(gè)任務(wù)執(zhí)行。這個(gè)時(shí)候就有可能多個(gè)任務(wù)都檢測(cè)到lock是空閑的，因此兩個(gè)或者多個(gè)任務(wù)都將嘗試設(shè)置lock，而不知道其他的任務(wù)也在嘗試設(shè)置lock。這個(gè)時(shí)候就會(huì)出問(wèn)題了。
再看看這段代碼：

class Acccount {
long val = 0; //這里不可在其他方法修改，只能通過(guò)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;
  }
}
}

這樣就能防止多個(gè)任務(wù)去修改val了，(這里注意，如果val是public的，那個(gè)也會(huì)導(dǎo)致一些問(wèn)題)。

第二部分：鎖的分類(lèi)

鎖根據(jù)不同的性質(zhì)可以分成不同的類(lèi)。

在WiKiPedia介紹中，一般的鎖都是建議鎖，也就四每個(gè)任務(wù)去訪問(wèn)公共資源的時(shí)候，都需要取得鎖的資訊，再根據(jù)鎖資訊來(lái)確定是否可以存取。若存取對(duì)應(yīng)資訊，鎖的狀態(tài)會(huì)改變?yōu)殒i定，因此其他線程不會(huì)訪問(wèn)該資源，當(dāng)結(jié)束訪問(wèn)時(shí)，鎖會(huì)釋放，允許其他任務(wù)訪問(wèn)。有些系統(tǒng)有強(qiáng)制鎖，若未經(jīng)授權(quán)的鎖訪問(wèn)鎖定的資料，在訪問(wèn)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生異常。
在iOS中，鎖分為遞歸鎖、條件鎖、分布式鎖、一般鎖（這里是看著NSLock類(lèi)里面的分類(lèi)劃分的）。
對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)的鎖分類(lèi)：

這里就不在詳細(xì)介紹了，感興趣的大家可以自己查閱相關(guān)資料。

第三部分：鎖的作用

這個(gè)比較通俗來(lái)講：就是為了防止在多線程(多任務(wù))的情況下對(duì)共享資源(臨界資源)的臟讀或者臟寫(xiě)。也可以理解為：執(zhí)行多線程時(shí)用于強(qiáng)行限制資源訪問(wèn)的同步機(jī)制，即并發(fā)控制中保證互斥的要求。

第四部分：iOS中鎖的實(shí)現(xiàn)

先看看iOS中NSLock類(lèi)的.h文件。這里就不在寫(xiě)上來(lái)了。從代碼中可以看出，該類(lèi)分成了幾個(gè)子類(lèi)：NSLock、NSConditionLock、NSRecursiveLock以及NSCondition。然后有一個(gè)NSLocking的協(xié)議：

@protocol NSLocking
- (void)lock;
- (void)unlock;
@end

這幾個(gè)子類(lèi)都遵循了NSLock的協(xié)議，這里簡(jiǎn)單介紹一下其中的幾個(gè)方法：

對(duì)于tryLock方法，嘗試獲取一個(gè)鎖，并且立刻返回Bool值，YES表示獲取了鎖，NO表示沒(méi)有獲取鎖失敗。 lockBeforeDate:方法，在某個(gè)時(shí)刻之前獲取鎖，如果獲取成功，則返回YES，NO表示獲取鎖失敗。接下來(lái)就讓我們看一下iOS中實(shí)現(xiàn)鎖的方式：

方式1 使用NSLock類(lèi)

- (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(@"可以獲得鎖");
    }else {
      NSLog(@"不可以獲得所");
    }
  });
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    sleep(1);
    if ([myLock tryLock]) {
      NSLog(@"---可以獲得鎖");
    }else {
      NSLog(@"----不可以獲得所");
    }
    [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];
    }
  });
}

對(duì)于synchorize指令中使用的testLock為該鎖標(biāo)示，只有標(biāo)示相同的時(shí)候才滿(mǎn)足鎖的效果。它的優(yōu)點(diǎn)是不用顯式地創(chuàng)建鎖，便可以實(shí)現(xiàn)鎖的機(jī)制。但是它會(huì)隱式地添加異常處理程序來(lái)保護(hù)代碼，該程序在拋出異常的時(shí)候自動(dòng)釋放鎖。

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);
  
  //線程1
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    [_testLock method1];
    sleep(5);
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
  });
  
  //線程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定義在pthread.h，所以記得#include。

3 性能對(duì)比

這里簡(jiǎn)單寫(xiě)一個(gè)小程序來(lái)進(jìn)行四種方式的性能對(duì)比，這里再固定次數(shù)內(nèi)進(jìn)行了加鎖解鎖，然后輸出用時(shí)，結(jié)果如下（測(cè)試1、2執(zhí)行次數(shù)不一樣：測(cè)試1 < 測(cè)試2）：

測(cè)試1

2016-11-05 15:27:52.595 LockDemo[4394:202297] NSLock times:0.871843
2016-11-05 15:27:56.335 LockDemo[4394:202297] synthorize times:3.738939
2016-11-05 15:27:56.691 LockDemo[4394:202297] gcd times:0.355344
2016-11-05 15:27:57.328 LockDemo[4394:202297] pthread times:0.636815
2016-11-05 15:27:57.559 LockDemo[4394:202297] OSSPinLock times:0.231013
2016-11-05 15:27:57.910 LockDemo[4394:202297] os_unfair_lock times:0.350615

測(cè)試2

2016-11-05 15:30:54.123 LockDemo[4454:205180] NSLock times:1.908103
2016-11-05 15:31:02.112 LockDemo[4454:205180] synthorize times:7.988547
2016-11-05 15:31:02.905 LockDemo[4454:205180] gcd times:0.792113
2016-11-05 15:31:04.372 LockDemo[4454:205180] pthread times:1.466987
2016-11-05 15:31:04.870 LockDemo[4454:205180] OSSPinLock times:0.497487
2016-11-05 15:31:05.637 LockDemo[4454:205180] os_unfair_lock times:0.767569

這里還測(cè)試了OSSPinLock(此類(lèi)已經(jīng)被os_unfair_lock所替代)。結(jié)果如下：

synthorize > NSLock > pthread > gcd > os_unfair_lock >OSSPinLock

這里：

synthorize內(nèi)部會(huì)添加異常處理，所以耗時(shí)。

pthread_mutex底層API，處理能力不錯(cuò)。

gcd系統(tǒng)封裝的C代碼效果比pthread好。

4 總結(jié)

簡(jiǎn)單就介紹這么多。

以上就是本文的全部?jī)?nèi)容，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。

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