谈谈iOS中的几种锁
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:
classAcccount{ longval=0;//这里不可在其他方法修改,只能通过add/minus修改 objectthisLock=newobject(); publicvoidadd(constlongx){ lock(thisLock){ val+=x; } } publicvoidminus(constlongx){ 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:
分类方式 | 分类 | 按锁的粒度划分 | 表级锁、行级锁、页级锁 | 按锁的级别划分 | 共享锁、排他锁 | 按加锁方式划分 | 自动锁、显示锁 | 按锁的使用方式划分 | 乐观锁、悲观锁 | 按操作划分 | DML锁、DDL锁 |
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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:
@protocolNSLocking -(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=[[NSLockalloc]init]; _testLock=[[TestLockalloc]init]; dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0),^{ [myLocklock]; [_testLockmethod1]; sleep(5); [myLockunlock]; if([myLocktryLock]){ 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([myLocktryLock]){ NSLog(@"---可以获得锁"); }else{ NSLog(@"----不可以获得所"); } [myLocklock]; [_testLockmethod2]; [myLockunlock]; }); }
方式2使用@synchorize
-(void)synchronizeDemo{ _testLock=[[TestLockalloc]init]; dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0),^{ @synchronized(_testLock){ [_testLockmethod1]; sleep(5); } }); dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0),^{ sleep(1); @synchronized(_testLock){ [_testLockmethod2]; } }); }
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=[[TestLockalloc]init]; dispatch_semaphore_tsemaphore=dispatch_semaphore_create(1); dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0),^{ dispatch_semaphore_wait(semaphore,DISPATCH_TIME_FOREVER); [_testLockmethod1]; 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); [_testLockmethod2]; dispatch_semaphore_signal(semaphore); }); }
方式4使用phtread
-(void)pthreadDemo{ _testLock=[[TestLockalloc]init]; __blockpthread_mutex_tmutex; pthread_mutex_init(&mutex,NULL); //线程1 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0),^{ pthread_mutex_lock(&mutex); [_testLockmethod1]; 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); [_testLockmethod2]; 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1
2016-11-0515:27:52.595LockDemo[4394:202297]NSLocktimes:0.871843
2016-11-0515:27:56.335LockDemo[4394:202297]synthorizetimes:3.738939
2016-11-0515:27:56.691LockDemo[4394:202297]gcdtimes:0.355344
2016-11-0515:27:57.328LockDemo[4394:202297]pthreadtimes:0.636815
2016-11-0515:27:57.559LockDemo[4394:202297]OSSPinLocktimes:0.231013
2016-11-0515:27:57.910LockDemo[4394:202297]os_unfair_locktimes:0.350615
测试2
2016-11-0515:30:54.123LockDemo[4454:205180]NSLocktimes:1.908103
2016-11-0515:31:02.112LockDemo[4454:205180]synthorizetimes:7.988547
2016-11-0515:31:02.905LockDemo[4454:205180]gcdtimes:0.792113
2016-11-0515:31:04.372LockDemo[4454:205180]pthreadtimes:1.466987
2016-11-0515:31:04.870LockDemo[4454:205180]OSSPinLocktimes:0.497487
2016-11-0515:31:05.637LockDemo[4454:205180]os_unfair_locktimes: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。
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持毛票票。