iOS31 -- 多线程安全隐患以及解决方案

线程组，需要等goup里面的任务都执行完了，才会执行notify

这两种写法等价

这么写也是可以的，这时候任务3和任务4交替执行，因为是异步嘛

多线程安全隐患的原因

加锁的目的，是为了保证当前资源只有我这条线程在访问，我一加锁，别的线程就没法访问当前资源了，我用完了，就解锁，解锁了，别的线程才有机会进来访问该资源

/**
 存钱、取钱演示
 */
- (void)moneyTest
{
    self.money = 100;
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            [self saveMoney];
        }
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            [self drawMoney];
        }
    });
}
/**
 存钱
 */
- (void)saveMoney
{
    int oldMoney = self.money;
    sleep(.2);
    oldMoney += 50;
    self.money = oldMoney;
    
    NSLog(@"存50，还剩%d元 - %@", oldMoney, [NSThread currentThread]);
}

/**
 取钱
 */
- (void)drawMoney
{
    int oldMoney = self.money;
    sleep(.2);
    oldMoney -= 20;
    self.money = oldMoney;
    
    NSLog(@"取20，还剩%d元 - %@", oldMoney, [NSThread currentThread]);
}
/**
 卖1张票
 */
- (void)saleTicket
{
    int oldTicketsCount = self.ticketsCount;
    sleep(.2);
    oldTicketsCount--;
    self.ticketsCount = oldTicketsCount;
    
    NSLog(@"还剩%d张票 - %@", oldTicketsCount, [NSThread currentThread]);
}
/**
 卖票演示
 */
- (void)ticketTest
{
    self.ticketsCount = 15;
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
             [self saleTicket];
        }
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            [self saleTicket];
        }
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            [self saleTicket];
        }
    });
}

#import <libkern/OSAtomic.h>
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 初始化锁
    self.lock = OS_SPINLOCK_INIT;
    
    [self ticketTest];
    [self moneyTest];
}
/**
 卖1张票
 */
- (void)saleTicket
{
    // 加锁
    OSSpinLockLock(&_lock);

    int oldTicketsCount = self.ticketsCount;
    sleep(.2);
    oldTicketsCount--;
    self.ticketsCount = oldTicketsCount;
    NSLog(@"还剩%d张票 - %@", oldTicketsCount, [NSThread currentThread]);
    
    // 解锁
    OSSpinLockUnlock(&_lock);
}
加锁的原理：加锁只能是同一把锁。当我们使用多线程的时候，总有一条线程先执行OSSpinLockLock(&_lock
这行代码。当第一条线程执行到这行代码的时候，马上对这这把锁进行加锁。一旦加锁的话，别的线程就没法在
进入下面的代码了。我们这时候假设第一条线程在执行下面的代码了，这个时候第二条线程又进来了，第二条线
程也想加锁，而它想加的锁，刚好是上一条线程加的锁，但是第二条线程发现这把锁已经被别的线程加过锁了，
就知道里面有其他线程在访问下面的代码，它就会乖乖在这里OSSpinLockLock(&_lock)等，相当于线程在这
里OSSpinLockLock(&_lock);阻塞，也就是线程在这里OSSpinLockLock(&_lock)停住了。然后等别的
线程把这把锁放开，因为第二条线程看到别的线程已经对这把锁加锁了，所以它加不了锁了。别的线程加过锁了，在解锁之前，
就没法在加锁，所以等别人解锁。等我们的第一条线程访问完代码，执行OSSpinLockUnlock(&_lock)把锁放
开的话，刚刚在等待的线程发现别的线程把这把锁放开了，这个时候它就赶紧加把锁，然后进去访问下面的代码 
所以大家加的必须是同一把锁，才能达到加锁的目的。大家都在加这把锁的话，就会去判断这把锁有没有被别人
加过锁，一旦发现被别人加过了，就会在外面等。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 初始化锁
    self.lock1 = OS_SPINLOCK_INIT;
}
/**
 存钱
 */
- (void)saveMoney
{
    // 加锁
    OSSpinLockLock(&_lock1);
    
    int oldMoney = self.money;
    sleep(.2);
    oldMoney += 50;
    self.money = oldMoney;
    
    NSLog(@"存50，还剩%d元 - %@", oldMoney, [NSThread currentThread]);
    
    // 解锁
    OSSpinLockUnlock(&_lock1);
}
/**
 取钱
 */
- (void)drawMoney
{
    // 加锁
    OSSpinLockLock(&_lock1);
    
    int oldMoney = self.money;
    sleep(.2);
    oldMoney -= 20;
    self.money = oldMoney;
    
    NSLog(@"取20，还剩%d元 - %@", oldMoney, [NSThread currentThread]);
    // 解锁
    OSSpinLockUnlock(&_lock1);
}

#import "OSUnfairLockDemo.h"
#import <os/lock.h>

@interface OSUnfairLockDemo()
// Low-level lock
// ll lock
// lll
// Low-level lock的特点等不到锁就休眠
@property (assign, nonatomic) os_unfair_lock moneyLock;
@property (assign, nonatomic) os_unfair_lock ticketLock;
@end

@implementation OSUnfairLockDemo

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.moneyLock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
        self.ticketLock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
    }
    return self;
}
// 死锁：永远拿不到锁
- (void)__saleTicket
{
    os_unfair_lock_lock(&_ticketLock);
    
    [super __saleTicket];
    
    os_unfair_lock_unlock(&_ticketLock);
}

- (void)__saveMoney
{
    os_unfair_lock_lock(&_moneyLock);
    
    [super __saveMoney];
    
    os_unfair_lock_unlock(&_moneyLock);
}

- (void)__drawMoney
{
    os_unfair_lock_lock(&_moneyLock);
    
    [super __drawMoney];
    
    os_unfair_lock_unlock(&_moneyLock);
}

@end

#import "MutexDemo.h"
#import <pthread.h>

@interface MutexDemo()
@property (assign, nonatomic) pthread_mutex_t ticketMutex;
@property (assign, nonatomic) pthread_mutex_t moneyMutex;
@end

@implementation MutexDemo

- (void)__initMutex:(pthread_mutex_t *)mutex
{
    // 静态初始化
    // pthread_mutex_t mutex = PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
    
//    // 初始化属性
//    pthread_mutexattr_t attr;
//    pthread_mutexattr_init(&attr);
//    pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_DEFAULT);
//    // 初始化锁
//    pthread_mutex_init(mutex, &attr);
//    // 销毁属性
//    pthread_mutexattr_destroy(&attr);
    
    // 初始化属性
//    pthread_mutexattr_t attr;
//    pthread_mutexattr_init(&attr);
//    pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_DEFAULT);
    // 初始化锁
    pthread_mutex_init(mutex, NULL); // NULL默认就是PTHREAD_MUTEX_DEFAULT
    // 销毁属性
//    pthread_mutexattr_destroy(&attr);
}

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        [self __initMutex:&_ticketMutex];
        [self __initMutex:&_moneyMutex];
    }
    return self;
}

// 死锁：永远拿不到锁
- (void)__saleTicket
{
    pthread_mutex_lock(&_ticketMutex);
    
    [super __saleTicket];
    
    pthread_mutex_unlock(&_ticketMutex);
}

- (void)__saveMoney
{
    pthread_mutex_lock(&_moneyMutex);
    
    [super __saveMoney];
    
    pthread_mutex_unlock(&_moneyMutex);
}

- (void)__drawMoney
{
    pthread_mutex_lock(&_moneyMutex);
    
    [super __drawMoney];
    
    pthread_mutex_unlock(&_moneyMutex);
}

- (void)dealloc
{
    pthread_mutex_destroy(&_moneyMutex);
    pthread_mutex_destroy(&_ticketMutex);
}
@end

加锁跟解锁的次数要对得上才行，也就是加几次锁，就要减几次锁
#import "MutexDemo2.h"
#import <pthread.h>

@interface MutexDemo2()
@property (assign, nonatomic) pthread_mutex_t mutex;
@end

@implementation MutexDemo2

- (void)__initMutex:(pthread_mutex_t *)mutex
{
    // 递归锁：允许同一个线程对一把锁进行重复加锁
    
    // 初始化属性
    pthread_mutexattr_t attr;
    pthread_mutexattr_init(&attr);
    pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
    // 初始化锁
    pthread_mutex_init(mutex, &attr);
    // 销毁属性
    pthread_mutexattr_destroy(&attr);
}

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        [self __initMutex:&_mutex];
    }
    return self;
}

/**
 线程1：otherTest（+-）
        otherTest（+-）
         otherTest（+-）
 
 线程2：otherTest（等待）
 */

- (void)otherTest
{
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
    
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    static int count = 0;
    if (count < 10) {
        count++;
        [self otherTest];
    }
    
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

//- (void)otherTest2
//{
//    pthread_mutex_lock(&_mutex2);
//
//    NSLog(@"%s", __func__);
//
//    pthread_mutex_unlock(&_mutex2);
//}

- (void)dealloc
{
    pthread_mutex_destroy(&_mutex);
}
@end

os_unfair_lock 是互斥锁，

#import "MutexDemo3.h"

#import <pthread.h>

@interface MutexDemo3()
@property (assign, nonatomic) pthread_mutex_t mutex;
@property (assign, nonatomic) pthread_cond_t cond;
@property (strong, nonatomic) NSMutableArray *data;
@end

@implementation MutexDemo3

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        // 初始化属性
        pthread_mutexattr_t attr;
        pthread_mutexattr_init(&attr);
        pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
        // 初始化锁
        pthread_mutex_init(&_mutex, &attr);
        // 销毁属性
        pthread_mutexattr_destroy(&attr);
        
        // 初始化条件
        pthread_cond_init(&_cond, NULL);
        
        self.data = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)otherTest
{
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__remove) object:nil] start];
    sleep(1);
    
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__add) object:nil] start];
}

// 生产者-消费者模式

// 线程1
// 删除数组中的元素
- (void)__remove
{
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
    NSLog(@"__remove - begin");
    
    if (self.data.count == 0) {
        // 等待
        pthread_cond_wait(&_cond, &_mutex);
    }
    
    [self.data removeLastObject];
    NSLog(@"删除了元素");
    
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

// 线程2
// 往数组中添加元素
- (void)__add
{
    pthread_mutex_lock(&_mutex);
    
    sleep(1);
    
    [self.data addObject:@"Test"];
    NSLog(@"添加了元素");
    
    // 信号
    pthread_cond_signal(&_cond);
    // 广播
//    pthread_cond_broadcast(&_cond);
    
    pthread_mutex_unlock(&_mutex);
}

- (void)dealloc
{
    pthread_mutex_destroy(&_mutex);
    pthread_cond_destroy(&_cond);
}
@end

#import "NSLockDemo.h"

@interface NSLockDemo()
@property (strong, nonatomic) NSLock *ticketLock;
@property (strong, nonatomic) NSLock *moneyLock;
@end

@implementation NSLockDemo


- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.ticketLock = [[NSLock alloc] init];
        self.moneyLock = [[NSLock alloc] init];
    }
    return self;
}

// 死锁：永远拿不到锁
- (void)__saleTicket
{
    [self.ticketLock lock];
    
    [super __saleTicket];
    
    [self.ticketLock unlock];
}

- (void)__saveMoney
{
    [self.moneyLock lock];
    
    [super __saveMoney];
    
    [self.moneyLock unlock];
}

- (void)__drawMoney
{
    [self.moneyLock lock];
    
    [super __drawMoney];
    
    [self.moneyLock unlock];
}
@end

#import "NSConditionDemo.h"

@interface NSConditionDemo()
@property (strong, nonatomic) NSCondition *condition;
@property (strong, nonatomic) NSMutableArray *data;
@end

@implementation NSConditionDemo

- (instancetype)init
{
    if (self = [super init]) {
        self.condition = [[NSCondition alloc] init];
        self.data = [NSMutableArray array];
    }
    return self;
}

- (void)otherTest
{
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__remove) object:nil] start];
    sleep(1);
    [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(__add) object:nil] start];
}

// 生产者-消费者模式

// 线程1
// 删除数组中的元素
- (void)__remove
{
    [self.condition lock];
    NSLog(@"__remove - begin");
    
    if (self.data.count == 0) {
        // 等待
        [self.condition wait];
    }
    
    [self.data removeLastObject];
    NSLog(@"删除了元素");
    
    [self.condition unlock];
}

// 线程2
// 往数组中添加元素
- (void)__add
{
    [self.condition lock];
    
    sleep(1);
    
    [self.data addObject:@"Test"];
    NSLog(@"添加了元素");
    
    // 信号
    [self.condition signal];
    // 广播
//    [self.condition broadcast];
    
    [self.condition unlock];
}
@end

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