iOS线程安全的锁与性能对比

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iOS线程安全的锁与性能对比

一、锁的基本使用方法

1.1、@synchronized

这是我们最熟悉的枷锁方式,用起来也比较简单。使用时@synchronized后面需要紧跟一个OC对象,它实际上是把这个对象当做锁来使用,作为该锁的唯一标识,只有当标识相同时,才会满足互斥。底层原理是当你调用sychronized的每个对象,runtime都会为其分配一个递归锁并储存在哈希表中。@synchronized原理

 NSObject *obj = [[NSObject alloc] init];
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        @synchronized (obj) {
            NSLog(@"需要线程同步的操作1  开始");
            sleep(3);
            NSLog(@"需要线程同步的操作1  结束");
        }
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        @synchronized (obj) {
            NSLog(@"需要线程同步的操作 2 ");
        }
    });

执行结果很显然,等第一个线程结束后,才执行到第二个线程中

1.2、dispatch_semaphore

dispatch_semaphore是GCD用来同步的一种方式,与他相关的共有三个函数,分别是dispatch_semaphore_create,dispatch_semaphore_signal,dispatch_semaphore_wait。

这个函数会使传入的信号量dsema的值减1;如果dsema信号量的值大于0,该函数所处线程就继续执行下面的语句,并且将信号量的值减1;如果desema的值为0,那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout(注意timeout的类型为dispatch_time_t,不能直接传入整形或float型数),如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了,且该函数(即dispatch_semaphore_wait)所处线程获得了信号量,那么就继续向下执行并将信号量减1。如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0,那么等到timeout时,其所处线程自动执行其后语句。

dispatch_semaphore 是信号量,但当信号总量设为 1 时也可以当作锁来。在没有等待情况出现时,它的性能比 pthread_mutex 还要高,但一旦有等待情况出现时,性能就会下降许多。相对于 OSSpinLock 来说,它的优势在于等待时不会消耗 CPU 资源。

如上的代码,如果超时时间overTime设置成>2,可完成同步操作。如果overTime<2的话,在线程1还没有执行完成的情况下,此时超时了,将自动执行下面的代码。

 dispatch_semaphore_t signal = dispatch_semaphore_create(1);  // 信号量为1
    dispatch_time_t overTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3 * NSEC_PER_SEC);
   
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       
        dispatch_semaphore_wait(signal, overTime);  // 信号量减1 ; overtime 超时时间 过了超时时间不会等待
        NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
        sleep(2);
        NSLog(@"需要线程同步的操作1 结束");
        dispatch_semaphore_signal(signal);
    });

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1);
        dispatch_semaphore_wait(signal, overTime);
        NSLog(@"需要线程同步的操作2  ");
        dispatch_semaphore_signal(signal);
    });

上面代码的执行结果:

2017-09-05 14:16:06.691 demo_lock[16669:271470] 需要线程同步的操作1 开始
2017-09-05 14:16:08.693 demo_lock[16669:271470] 需要线程同步的操作1 结束
2017-09-05 14:16:09.696 demo_lock[16669:271453] 需要线程同步的操作2

把overTime设置成<=2s 执行结果为 :

2017-09-05 14:21:18.422 demo_lock[16746:280666] 需要线程同步的操作1 开始
2017-09-05 14:21:20.428 demo_lock[16746:280667] 需要线程同步的操作2
2017-09-05 14:21:20.428 demo_lock[16746:280666] 需要线程同步的操作1 结束

1.3、NSLock

NSLock 遵循 NSLocking 协议,lock 方法是加锁,unlock 是解锁,tryLock 是尝试加锁,如果失败的话返回 NO,lockBeforeDate: 是在指定Date之前尝试加锁,如果在指定时间之前都不能加锁,则返回NO。

  NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [lock lock];
        NSLog(@"线程1  开始");
        sleep(2);
        NSLog(@"线程1  结束");
        [lock unlock];
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        sleep(1); // 保证线程二的代码后执行
        [lock lock]; // lock的第一秒 一直轮询请求枷锁, 后面阶段会进入waiting状态
        NSLog(@"线程2 开始");
        [lock unlock];
    });
    

控制台输出结果:
2017-09-05 15:08:33.782 demo_lock[17411:327912] 线程1 开始
2017-09-05 15:08:35.786 demo_lock[17411:327912] 线程1 结束
2017-09-05 15:08:35.786 demo_lock[17411:327911] 线程2 开始

线程 1 中的 lock 锁上了,所以线程 2 中的 lock 加锁失败,阻塞线程 2,但 2 s 后线程 1 中的 lock 解锁,线程 2 就立即加锁成功,执行线程 2 中的后续代码。

查到的资料显示互斥锁会使得线程阻塞,阻塞的过程又分两个阶段,第一阶段是会先空转,可以理解成跑一个 while 循环,不断地去申请加锁,在空转一定时间之后,线程会进入 waiting 状态,此时线程就不占用CPU资源了,等锁可用的时候,这个线程会立即被唤醒。

所以如果将上面线程 1 中的 sleep(2); 改成 sleep(10); 输出的结果会变成:

2017-09-05 15:09:30.271 demo_lock[17431:329738] 线程1 开始
2017-09-05 15:09:40.277 demo_lock[17431:329738] 线程1 结束
2017-09-05 15:09:40.277 demo_lock[17431:329740] 线程2 开始

NSLock只是在内部封装了一个pthread_mutex, 属性为PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK

1.4、NSRecursiveLock递归锁

递归锁也是通过 pthread_mutex_lock 函数来实现,在函数内部会判断锁的类型。NSRecursiveLock 与 NSLock 的区别在于内部封装的 pthread_mutex_t 对象的类型不同,前者的类型为 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE。

//    NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
    NSRecursiveLock *lock = [[NSRecursiveLock alloc] init]; 
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        static void  (^RecursiveMethod)(int);
        RecursiveMethod = ^(int value) {
            [lock lock];
            if (value > 0) {
                NSLog(@"value = %d", value);
                sleep(1);
                RecursiveMethod(value - 1);
            }
            [lock unlock];
        };
        RecursiveMethod(5);
    });

如果是NSLock这段代码是一个典型的死锁情况。在我们的线程中,RecursiveMethod是递归调用的。所以每次进入这个block时,都会去加一次锁,而从第二次开始,由于锁已经被使用了且没有解锁,所以它需要等待锁被解除,这样就导致了死锁,线程被阻塞住了。调试器中会输出如下信息:

2017-09-05 16:01:29.158 demo_lock[18197:370719] value = 5
2017-09-05 16:01:30.161 demo_lock[18197:370719] *** -[NSLock lock]: deadlock (<NSLock: 0x6000000cd120> '(null)')
2017-09-05 16:01:30.161 demo_lock[18197:370719] *** Break on _NSLockError() to debug.

在这种情况下,我们就可以使用NSRecursiveLock。它可以允许同一线程多次加锁,而不会造成死锁。递归锁会跟踪它被lock的次数。每次成功的lock都必须平衡调用unlock操作。只有所有达到这种平衡,锁最后才能被释放,以供其它线程使用。

我们将NSLock替换为NSRecursiveLock,上面代码则会正确执行

2017-09-05 16:02:56.521 demo_lock[18223:372981] value = 5
2017-09-05 16:02:57.526 demo_lock[18223:372981] value = 4
2017-09-05 16:02:58.531 demo_lock[18223:372981] value = 3
2017-09-05 16:02:59.531 demo_lock[18223:372981] value = 2
2017-09-05 16:03:00.537 demo_lock[18223:372981] value = 1

1.5、NSConditionLock条件锁

当我们在使用多线程的时候,有时一把只会lock和unlock的锁未必就能完全满足我们的使用。因为普通的锁只能关心锁与不锁,而不在乎用什么钥匙才能开锁,而我们在处理资源共享的时候,多数情况是只有满足一定条件的情况下才能打开这把锁:

  NSMutableArray *products = [NSMutableArray array];
    NSConditionLock *lock = [[NSConditionLock alloc] init];
    NSInteger HAS_DATA = 1;
    NSInteger NO_DATA = 0;
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT), ^{
       
        while (1) {
            [lock lockWhenCondition:NO_DATA];
            [products addObject:[[NSObject alloc] init]];
            NSLog(@"produce a product, 总量: %zi", products.count);
            [lock unlockWithCondition:HAS_DATA];
            sleep(1);
        }
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        while (1) {
            NSLog(@"wait for product");
            [lock lockWhenCondition:HAS_DATA];
            [products removeObjectAtIndex:0];
            NSLog(@"custome a product");
            [lock unlockWithCondition:NO_DATA];
        }
    });

在线程1中的加锁使用了lock,所以是不需要条件的,所以顺利的就锁住了,但在unlock的使用了一个整型的条件,它可以开启其它线程中正在等待这把钥匙的临界地,而线程2则需要一把被标识为2的钥匙,所以当线程1循环到最后一次的时候,才最终打开了线程2中的阻塞。但即便如此,NSConditionLock也跟其它的锁一样,是需要lock与unlock对应的,只是lock,lockWhenCondition:与unlock,unlockWithCondition:是可以随意组合的,当然这是与你的需求相关的。

上面代码执行结果如下:
2017-09-05 16:55:21.740 demo_lock[19324:419225] wait for product
2017-09-05 16:55:21.740 demo_lock[19324:419224] produce a product, 总量: 1
2017-09-05 16:55:21.741 demo_lock[19324:419225] custome a product
2017-09-05 16:55:21.741 demo_lock[19324:419225] wait for product
2017-09-05 16:55:22.743 demo_lock[19324:419224] produce a product, 总量: 1
2017-09-05 16:55:22.743 demo_lock[19324:419225] custome a product
2017-09-05 16:55:22.744 demo_lock[19324:419225] wait for product

1.6、NSCondition条件锁

 NSCondition *condition = [[NSCondition alloc] init];
    NSMutableArray *products = [NSMutableArray array];
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        while (1) {
            [condition lock];
            if ([products count] == 0) {
                NSLog(@"wait for product");
                [condition wait];
            }
            [products removeObjectAtIndex:0];
            NSLog(@"custome a product");
            [condition unlock];
        }
        
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       
        while (1) {
            [condition lock];
            [products addObject:[[NSObject alloc] init]];
            NSLog(@"produce a product,总量:%zi",products.count);
            [condition signal];
            [condition unlock];
            sleep(1);
        }
        
    });

最基本的条件锁。手动控制线程wait和signal

[condition lock];一般用于多线程同时访问、修改同一个数据源,保证在同一时间内数据源只被访问、修改一次,其他线程的命令需要在lock 外等待,只到unlock ,才可访问

[condition unlock];与lock 同时使用

[condition wait];让当前线程处于等待状态

[condition signal];CPU发信号告诉线程不用在等待,可以继续执行

上面代码执行结果如下:

2017-09-06 11:00:38.925 demo_lock[5145:119574] wait for product
2017-09-06 11:00:42.647 demo_lock[5145:119577] produce a product,总量:1
2017-09-06 11:00:55.847 demo_lock[5145:119574] custome a product
2017-09-06 11:01:05.752 demo_lock[5145:119574] wait for product
2017-09-06 11:01:08.262 demo_lock[5145:119577] produce a product,总量:1
2017-09-06 11:01:12.366 demo_lock[5145:119574] custome a product
2017-09-06 11:01:12.366 demo_lock[5145:119574] wait for product

1.7、pthread_mutex

c 语言定义下多线程枷锁方式

1:pthread_mutex_init(pthread_mutex_t * mutex,const pthread_mutexattr_t attr);
初始化锁变量mutex。attr为锁属性,NULL值为默认属性。
2:pthread_mutex_lock(
pthread_mutex_t* mutex);加锁3:pthread_mutex_tylock(*pthread_mutex_t** *mutex);加锁,但是与2不一样的是当锁已经在使用的时候,返回为EBUSY,而不是挂起等待。4:pthread_mutex_unlock(pthread_mutex_t *mutex);释放锁5:pthread_mutex_destroy(pthread_mutex_t *mutex);使用完后释放

   __block pthread_mutex_t theLock;
    pthread_mutex_init(&theLock, NULL);
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       
        pthread_mutex_lock(&theLock);
        NSLog(@"需要线程同步的操作1 开始");
        sleep(4);
        NSLog(@"需要线程同步的操作1  结束");
        pthread_mutex_unlock(&theLock);
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        sleep(1);
        pthread_mutex_lock(&theLock);
        NSLog(@"需要线程同步的操作 2 ");
        
        pthread_mutex_unlock(&theLock);
    });

代码执行操作结果如下

2017-09-06 14:24:01.867 demo_lock[19902:324468] 需要线程同步的操作1 开始
2017-09-06 14:24:05.871 demo_lock[19902:324468] 需要线程同步的操作1 结束
2017-09-06 14:24:05.872 demo_lock[19902:324469] 需要线程同步的操作 2

1.8、pthread_mutex(recursive)递归锁

    __block pthread_mutex_t theLock;
//    pthread_mutex_init(&theLock, NULL);

    pthread_mutexattr_t attr;
    pthread_mutexattr_init(&attr);
    pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE);
    pthread_mutex_init(&theLock, &attr);
    pthread_mutexattr_destroy(&attr);
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       
        static void (^ RecursiveMethod)(int);
        
        RecursiveMethod = ^ (int value) {
            
            pthread_mutex_lock(&theLock);
            if (value > 0) {
                NSLog(@"value = %d", value);
                sleep(1);
                RecursiveMethod(value - 1);
            }
            pthread_mutex_unlock(&theLock);
        };
        RecursiveMethod(5);
    });

这是pthread_mutex为了防止在递归的情况下出现死锁而出现的递归锁。作用和NSRecursiveLock递归锁类似。

如果使用pthread_mutex_init(&theLock, NULL);初始化锁的话,上面的代码会出现死锁现象。如果使用递归锁的形式,则没有问题。

打印台输出结果如下

2017-09-06 14:26:54.450 demo_lock[19975:329591] value = 5
2017-09-06 14:26:55.455 demo_lock[19975:329591] value = 4
2017-09-06 14:26:56.456 demo_lock[19975:329591] value = 3
2017-09-06 14:26:57.457 demo_lock[19975:329591] value = 2
2017-09-06 14:26:58.458 demo_lock[19975:329591] value = 1

二、锁的性能对比

在 ibireme 的 不再安全的 OSSpinLock 一文中,有一张图片简单的比较了各种锁的加解锁性能:

性能对比

三、实现原理

自旋锁的实现原理

自旋锁的目的是为了确保临界区只有一个线程可以访问,伪代码

do {
    Acquire Lock
        Critical section  // 临界区
    Release Lock
        Reminder section // 不需要锁保护的代码
}

自旋锁的实现思路很简单,理论上来说只要定义一个全局变量,用来表示锁的可用情况即可,伪代码如下

bool lock = false; // 一开始没有锁上,任何线程都可以申请锁
do {
    while(lock); // 如果 lock 为 true 就一直死循环,相当于申请锁
    lock = true; // 挂上锁,这样别的线程就无法获得锁
        Critical section  // 临界区
    lock = false; // 相当于释放锁,这样别的线程可以进入临界区
        Reminder section // 不需要锁保护的代码        
}

这段代码存在一个问题: 如果一开始有多个线程同时执行 while 循环,他们都不会在这里卡住,而是继续执行,这样就无法保证锁的可靠性了。解决思路也很简单,只要确保申请锁的过程是原子操作即可。

原子操作

狭义上:表示一条不可打断的操作,在线程执行操作过程中,不会被操作系统挂起,一定要执行完毕

在多处理器的情况下,能够被多个处理器同时执行的操作不能算原子操作。因此,真正的原子操作必须由硬件提供支持。

我们只需要知道申请锁的过程,可以用一个原子性操作test_and_set来完成 用伪代码这样表示

bool test_and_set (bool *target) {
    bool rv = *target; 
    *target = TRUE; 
    return rv;
}
自旋锁的总结

原理

bool lock = false; // 一开始没有锁上,任何线程都可以申请锁
do {
    while(test_and_set(&lock); // test_and_set 是一个原子操作
        Critical section  // 临界区
    lock = false; // 相当于释放锁,这样别的线程可以进入临界区
        Reminder section // 不需要锁保护的代码        
}

如果临界区的执行时间过长,使用自旋锁就不是个好主意 ;临界区执行时间较长,比如是文件读写,这种忙等是毫无必要的。

信号量
int sem_wait (sem_t *sem) {
  int *futex = (int *) sem;
  if (atomic_decrement_if_positive (futex) > 0)
    return 0;
  int err = lll_futex_wait (futex, 0);
    return -1;
)

首先会把信号量的值减一,并判断是否大于0,如果大于0,说明不用等待,立刻返回。等待操作在lll_futex_wait函数中实现。使线程进入睡眠状态,主动让出时间片,这个函数在互斥锁的实现中,也有可能被用到。

主动让出时间片并不代表效率高,会导致操作系统切换到另一个线程。上下文切换通常需要10ms,而且需要切换两次。如果等待时间很短,比如只有几微秒,忙等就比线程休眠更高效。

可以看出自旋锁和信号量的实现都非常简单,这也是两者的加解锁时间分别排在第一和第二的原因。

加解锁耗时不能准确反应出锁的效率,只能从一定程度上衡量锁的实现负责程度。

pthread_mutex

phread表示POSIX thread,定义了一组跨平台的线程相关的API,pthread_mutex表示互斥锁。互斥锁的实现原理与信号量非常相似,不是使用忙等,而是阻塞线程并睡眠,需要进行上下文切换。

pthread_mutexattr_t attr;
pthread_mutexattr_init(&attr);
pthread_mutexattr_settype(&attr, PTHREAD_MUTEX_NORMAL);  // 定义锁的属性

pthread_mutex_t mutex;
pthread_mutex_init(&mutex, &attr) // 创建锁

pthread_mutex_lock(&mutex); // 申请锁
    // 临界区
pthread_mutex_unlock(&mutex); // 释放锁

对于 pthread_mutex 来说,它的用法和之前没有太大的改变,比较重要的是锁的类型,可以有 PTHREAD_MUTEX_NORMALPTHREAD_MUTEX_ERRORCHECKPTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 等等,具体的特性就不做解释了,网上有很多相关资料。

一般情况下,一个线程只能申请一次锁,也只能在获得锁的情况下才能释放锁,多次申请锁或释放未获得的锁都会导致崩溃。假设在已经获得锁的情况下再次申请锁,线程会因为等待锁的释放而进入睡眠状态,因此就不可能再释放锁,从而导致死锁。

然而这种情况经常会发生,比如某个函数申请了锁,在临界区内又递归调用了自己。辛运的是 pthread_mutex 支持递归锁,也就是允许一个线程递归的申请锁,只要把 attr 的类型改成 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 即可。

互斥锁的实现

互斥锁在申请锁时,调用了 pthread_mutex_lock 方法,它在不同的系统上实现各有不同,有时候它的内部是使用信号量来实现,即使不用信号量,也会调用到 lll_futex_wait 函数,从而导致线程休眠。

上文说到如果临界区很短,忙等的效率也许更高,所以在有些版本的实现中,会首先尝试一定次数(比如 1000 次)的 test_and_test,这样可以在错误使用互斥锁时提高性能。

另外,由于 pthread_mutex 有多种类型,可以支持递归锁等,因此在申请加锁时,需要对锁的类型加以判断,这也就是为什么它和信号量的实现类似,但效率略低的原因。

NSLock

NSLock是Objective-C 已对象的形式暴露给开发者的一种锁,实现简单,通过宏,定义了lock方法:

#define    MLOCK \
- (void) lock\
{\
  int err = pthread_mutex_lock(&_mutex);\
  // 错误处理 ……
}

NSLock在内部封装了phread_mutex,属性类型为PTHREAD_MUTEX_ERRORCHECK,它会损失一定性能换来错误提示。

NSLockpthread_mutex略慢的原因是在于它需要经过方法调用,但是由于缓存的存在,多次方法调用不会对性能产生太大影响。

NSCondition

NSCondititon的底层是通过条件变量(condition variable)pthread_cond_t来实现的。条件变量有些像信号量,提供了线程阻塞与信号机制,因此可以用来阻塞某个线程,并等待某个数据就绪,随后唤醒线程,比如常见的生产者-消费模式

很多介绍pthread_cond_t的文章都会提到,它需要与互斥锁配合使用

void consumer () { // 消费者
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    while (data == NULL) {
        pthread_cond_wait(&condition_variable_signal, &mutex); // 等待数据
    }
    // --- 有新的数据,以下代码负责处理 ↓↓↓↓↓↓
    // temp = data;
    // --- 有新的数据,以上代码负责处理 ↑↑↑↑↑↑
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}

void producer () {
    pthread_mutex_lock(&mutex);
    // 生产数据
    pthread_cond_signal(&condition_variable_signal); // 发出信号给消费者,告诉他们有了新的数据
    pthread_mutex_unlock(&mutex);
}
NSCondition的做法

NSCondition其实是封装了一个互斥锁和条件变量,把前者的lock方法和后者的wait/signal统一在NSCondition对象中,暴露给使用者:

- (void) signal {
  pthread_cond_signal(&_condition);
}

// 其实这个函数是通过宏来定义的,展开后就是这样
- (void) lock {
  int err = pthread_mutex_lock(&_mutex);
}

NSRecursiveLock

上文已经说过,递归锁也是通过 pthread_mutex_lock 函数来实现,在函数内部会判断锁的类型,如果显示是递归锁,就允许递归调用,仅仅将一个计数器加一,锁的释放过程也是同理。

NSRecursiveLockNSLock 的区别在于内部封装的 pthread_mutex_t 对象的类型不同,前者的类型为 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE

NSConditionLock

NSConditionLock借助NSCondition来实现,它的本质就是一个生产者-消费者模型。“条件被满足”可以理解为生产者提供了新的内容。NSConditionLock 的内部持有一个 NSCondition 对象,以及 _condition_value 属性,在初始化时就会对这个属性进行赋值:

- (id) initWithCondition: (NSInteger)value {
    if (nil != (self = [super init])) {
        _condition = [NSCondition new]
        _condition_value = value;
    }
    return self;
}

它的lockWhenCondition方法其实就是消费者方法

- (void) lockWhenCondition: (NSInteger)value {
    [_condition lock];
    while (value != _condition_value) {
        [_condition wait];
    }
}

对应的unlockWhenCondition方法则是生产者,使用了broadcast方法通知了所有的消费者

- (void) unlockWithCondition: (NSInteger)value {
    _condition_value = value;
    [_condition broadcast];
    [_condition unlock];
}
@synchronized

这其实是一个 OC 层面的锁, 主要是通过牺牲性能换来语法上的简洁与可读。

我们知道 @synchronized 后面需要紧跟一个 OC 对象,它实际上是把这个对象当做锁来使用。这是通过一个哈希表来实现的,OC 在底层使用了一个互斥锁的数组(你可以理解为锁池),通过对对象去哈希值来得到对应的互斥锁。

参考文献

@synchronized原理
深入理解iOS开发中的锁
不再安全的 OSSpinLock

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