1 前言
近日工作不是太忙，剛好有時間了解一些其他東西，本來打算今天上午去體檢，但是看看天氣還是明天再去吧，也有很大一個原因：就是周六沒有預約上！閑話少說，這里簡單對鎖來個簡單介紹分享。
2 目錄
第一部分：什么是鎖
第二部分：鎖的分類
第三部分：鎖的作用
第四部分：iOS中鎖的實現
第一部分：什么是鎖
從小就知道鎖，就是家里門上的那個鎖，用來防止盜竊的鎖。它還有鑰匙，用于開鎖。不過這里的鎖，并不是小時候認知的鎖，而是站在程序員的角度的鎖。這里我就按照我的理解來介紹一下鎖。
在計算機科學中，鎖是一種同步機制，用于在存在多線程的環境中實施對資源的訪問限制。你可以理解成它用于排除并發的一種策略?？蠢?/p>
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5if(lock?==?0)?{
lock?=?myPID;
}
上面這段代碼并不能保證這個任務有個鎖，因此它可以在同一時間被多個任務執行。這個時候就有可能多個任務都檢測到lock是空閑的，因此兩個或者多個任務都將嘗試設置lock，而不知道其他的任務也在嘗試設置lock。這個時候就會出問題了。 再看看這段代碼：
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14classAcccount?{
longval?=?0;//這里不可在其他方法修改，只能通過add/minus修改
object?thisLock?=newobject();
publicvoidadd(constlongx)?{
lock(thisLock)?{
val?+=x;
}
}
publicvoidminus(constlongx)?{
lock(thisLock)?{
val?-=x;
}
}
}
這樣就能防止多個任務去修改val了，(這里注意，如果val是public的，那個也會導致一些問題)。
第二部分：鎖的分類
鎖根據不同的性質可以分成不同的類。
在WiKiPedia介紹中，一般的鎖都是建議鎖，也就四每個任務去訪問公共資源的時候，都需要取得鎖的資訊，再根據鎖資訊來確定是否可以存取。若存取對應資訊，鎖的狀態會改變為鎖定，因此其他線程不會訪問該資源，當結束訪問時，鎖會釋放，允許其他任務訪問。有些系統有強制鎖，若未經授權的鎖訪問鎖定的資料，在訪問時就會產生異常。
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類里面的分類劃分的）。
對于數據庫的鎖分類：
分類方式分類
按鎖的粒度劃分表級鎖、行級鎖、頁級鎖
按鎖的級別劃分共享鎖、排他鎖
按加鎖方式劃分自動鎖、顯示鎖
按鎖的使用方式劃分樂觀鎖、悲觀鎖
按操作劃分DML鎖、DDL鎖
這里就不在詳細介紹了，感興趣的大家可以自己查閱相關資料。
第三部分：鎖的作用
這個比較通俗來講：就是為了防止在多線程(多任務)的情況下對共享資源(臨界資源)的臟讀或者臟寫。也可以理解為：執行多線程時用于強行限制資源訪問的同步機制，即并發控制中保證互斥的要求。
第四部分：iOS中鎖的實現
先看看iOS中NSLock類的.h文件。這里就不在寫上來了。從代碼中可以看出，該類分成了幾個子類：NSLock、NSConditionLock、NSRecursiveLock以及NSCondition。然后有一個NSLocking的協議：
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7@protocol?NSLocking
-?(void)lock;
-?(void)unlock;
@end
這幾個子類都遵循了NSLock的協議，這里簡單介紹一下其中的幾個方法： 對于tryLock方法，嘗試獲取一個鎖，并且立刻返回Bool值，YES表示獲取了鎖，NO表示沒有獲取鎖失敗。 lockBeforeDate:方法，在某個時刻之前獲取鎖，如果獲取成功，則返回YES，NO表示獲取鎖失敗。接下來就讓我們看一下iOS中實現鎖的方式：
方式1 使用NSLock類
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26-?(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
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16-?(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];
}
});
}
對于@synchorize指令中使用的testLock為該鎖標示，只有標示相同的時候才滿足鎖的效果。它的優點是不用顯式地創建鎖，便可以實現鎖的機制。但是它會隱式地添加異常處理程序來保護代碼，該程序在拋出異常的時候自動釋放鎖。
方式3 使用gcd
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16-?(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
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22-?(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 性能對比
這里簡單寫一個小程序來進行四種方式的性能對比，這里再固定次數內進行了加鎖解鎖，然后輸出用時，結果如下（測試1、2執行次數不一樣：測試1 < 測試2）：
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14測試1
2016-11-05?15:27:52.595?LockDemo[4394:202297]?NSLocktimes:0.871843
2016-11-05?15:27:56.335?LockDemo[4394:202297]?synthorizetimes:3.738939
2016-11-05?15:27:56.691?LockDemo[4394:202297]?gcdtimes:0.355344
2016-11-05?15:27:57.328?LockDemo[4394:202297]?pthreadtimes:0.636815
2016-11-05?15:27:57.559?LockDemo[4394:202297]?OSSPinLocktimes:0.231013
2016-11-05?15:27:57.910?LockDemo[4394:202297]?os_unfair_locktimes:0.350615
測試2
2016-11-05?15:30:54.123?LockDemo[4454:205180]?NSLocktimes:1.908103
2016-11-05?15:31:02.112?LockDemo[4454:205180]?synthorizetimes:7.988547
2016-11-05?15:31:02.905?LockDemo[4454:205180]?gcdtimes:0.792113
2016-11-05?15:31:04.372?LockDemo[4454:205180]?pthreadtimes:1.466987
2016-11-05?15:31:04.870?LockDemo[4454:205180]?OSSPinLocktimes:0.497487
2016-11-05?15:31:05.637?LockDemo[4454:205180]?os_unfair_locktimes:0.767569
這里還測試了OSSPinLock(此類已經被os_unfair_lock所替代)。結果如下： synthorize > NSLock > pthread > gcd > os_unfair_lock >OSSPinLock 這里：
synthorize內部會添加異常處理，所以耗時。
pthread_mutex底層API，處理能力不錯。
gcd系統封裝的C代碼效果比pthread好。
4 總結
簡單就介紹這么多。
5 參考文檔：
http://www.liuhaihua.cn/archives/220300.html
https://zh.wikipedia.org/zh-hans/%E9%94%81_(%E8%AE%A1%E7%AE%97%E6%9C%BA%E7%A7%91%E5%AD%A6)
