接着 线程基础与 iOS 中的多线程 (一) ，继续记录多线程相关的知识点。
NSCondition 和 NSConditinLock
iOS 中 NSLock NSCondition NSConditinLock NSRecursiveLock 都遵守了 NSLocking 协议，其中 NSCondition 和 NSConditinLock 是比较令人迷惑的两个锁；
其实 NSCondition 相比 NSLock 就多了两个方法 wait() 和 signal()，这样这个锁就可以用 wait 来等待某个条件变量来阻塞线程，阻塞后 (执行 wait 后)，其他线程就能获得该锁，直到发出 signal 信号后且条件满足后，wait 的线程重新获得锁，开始后续执行，摘抄一段 stackOverFlow 的代码来理解一下
// --- MyTestClass.h File --- //
@interface MyTestClass
- (void)startTest;
@end
// --- MyTestClass.m File --- //
@implementation MyTestClass
{
NSCondition *_myCondition;
BOOL _someCheckIsTrue;
}
- (id)init
{
self = [super init];
if (self)
{
_someCheckIsTrue = NO;
_myCondition = [[NSCondition alloc] init];
}
return self;
}
#pragma mark Public Methods
- (void)startTest
{
[self performSelectorInBackground:@selector(_method1) withObject:nil];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
sleep(5);
[self performSelectorInBackground:@selector(_method2) withObject:nil];
});
}
#pragma mark Private Methods
- (void)_method1
{
NSLog(@"STARTING METHOD 1");
NSLog(@"WILL LOCK METHOD 1");
[_myCondition lock];
NSLog(@"DID LOCK METHOD 1");
while (!_someCheckIsTrue)
{
NSLog(@"WILL WAIT METHOD 1");
[_myCondition wait];
NSLog(@"DID WAIT METHOD 1");
}
NSLog(@"WILL UNLOCK METHOD 1");
[_myCondition unlock];
NSLog(@"DID UNLOCK METHOD 1");
NSLog(@"ENDING METHOD 1");
}
- (void)_method2
{
NSLog(@"STARTING METHOD 2");
NSLog(@"WILL LOCK METHOD 2");
[_myCondition lock];
NSLog(@"DID LOCK METHOD 2");
_someCheckIsTrue = YES;
NSLog(@"WILL SIGNAL METHOD 2");
[_myCondition signal];
NSLog(@"DID SIGNAL METHOD 2");
NSLog(@"WILL UNLOCK METHOD 2");
[_myCondition unlock];
NSLog(@"DID UNLOCK METHOD 2");
}
@end
// --- Output --- //
/*
2012-11-14 11:01:21.416 MyApp[8375:3907] STARTING METHOD 1
2012-11-14 11:01:21.418 MyApp[8375:3907] WILL LOCK METHOD 1
2012-11-14 11:01:21.419 MyApp[8375:3907] DID LOCK METHOD 1
2012-11-14 11:01:21.421 MyApp[8375:3907] WILL WAIT METHOD 1
2012-11-14 11:01:26.418 MyApp[8375:4807] STARTING METHOD 2
2012-11-14 11:01:26.419 MyApp[8375:4807] WILL LOCK METHOD 2
2012-11-14 11:01:26.419 MyApp[8375:4807] DID LOCK METHOD 2
2012-11-14 11:01:26.420 MyApp[8375:4807] WILL SIGNAL METHOD 2
2012-11-14 11:01:26.420 MyApp[8375:4807] DID SIGNAL METHOD 2
2012-11-14 11:01:26.421 MyApp[8375:4807] WILL UNLOCK METHOD 2
2012-11-14 11:01:26.421 MyApp[8375:3907] DID WAIT METHOD 1
2012-11-14 11:01:26.421 MyApp[8375:4807] DID UNLOCK METHOD 2
2012-11-14 11:01:26.422 MyApp[8375:3907] WILL UNLOCK METHOD 1
2012-11-14 11:01:26.423 MyApp[8375:3907] DID UNLOCK METHOD 1
2012-11-14 11:01:26.423 MyApp[8375:3907] ENDING METHOD 1
*/
NSConditionLock 可以定义一个指定条件的互斥锁，用于线程之间的互斥与同步。这里的条件并不是 bool 表达式中的条件，而是一个特定的 int 值。
// lockWhenCondition ：用于condition等于特定值的时候加锁，会阻塞当前线程。
// unlockWithCondition：指定条件时解锁，每次解锁会导致内部的condition值改变为指定的值，同时唤醒其它阻塞的线程检测这里的condition是否满足条件，因此NSConditionLock相对于NSCondition效率更低。
// 示例代码
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(createConsumer)
toTarget:sample
withObject:nil];
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(createProducter)
toTarget:sample
withObject:nil];
- (void)createConsumer
{
NSLog(@"createConsumer");
while (YES) {
NSLog(@"createConsumer before lock");
[self.conditionLock lockWhenCondition:3];
NSLog(@"createConsumer after lock");
if([self.products count] > 0)
[self.products removeObjectAtIndex:0];
NSLog(@"consume a product,left %@ products", @([self.products count]));
[self.conditionLock unlockWithCondition:[self.products count]==0?0:10];
NSLog(@"createConsumer after unlock");
}
}
- (void)createProducter
{
NSLog(@"createProducter");
while (YES) {
NSLog(@"createProducter before lock");
[self.conditionLock lock];
NSLog(@"createProducter after lock");
[self.products addObject:[[NSObject alloc] init]];
NSLog(@"produce a product,left %@ products", @([self.products count]));
[self.conditionLock unlockWithCondition:[self.products count]];
NSLog(@"createProducter after unlock");
}
}
// 控制台输出打印如下:
[22232:1943872] createConsumer
[22232:1943874] createProducter
[22232:1943872] createConsumer before lock
[22232:1943874] createProducter before lock
[22232:1943874] createProducter after lock
[22232:1943874] produce a product,left 1 products
[22232:1943874] createProducter after unlock
[22232:1943874] createProducter before lock
[22232:1943874] createProducter after lock
[22232:1943874] produce a product,left 2 products
[22232:1943874] createProducter after unlock
[22232:1943874] createProducter before lock
[22232:1943874] createProducter after lock
[22232:1943874] produce a product,left 3 products
[22232:1943874] createProducter after unlock
[22232:1943872] createConsumer after lock
[22232:1943874] createProducter before lock
[22232:1943872] consume a product,left 2 products
[22232:1943872] createConsumer after unlock
[22232:1943874] createProducter after lock
[22232:1943872] createConsumer before lock
[22232:1943874] produce a product,left 3 products
[22232:1943874] createProducter after unlock
[22232:1943872] createConsumer after lock
当生产者生产个数达 3 个时释放锁：produce a product,left 3 products，此后锁被消费者获取，开始消费。
读写锁
读写锁是一种特定场合的锁，多个线程可以同时读取某个资源，但只要有线程开始写入的时候，就必须用同步的手段保护资源，此时其他线程不能读，也不能写。所以读写锁可以避免这种问题，读写锁有 3 种状态：
- 自由状态：此时线程可以以共享的方式获取，也可以以独占的方式获取
- 共享状态：此时说明资源处于共享状态(可能是多线程读取资源中)，所以其他线程可以以共享的状态获取锁，但如果想以独占的方式获取锁，则需要等待。等待共享状态变为自由态，才可以以独占方式获取
- 独占状态：此时很有可能资源被某个线程写入，所以其他线程不管是以共享还是独占方式获取锁都需要等待。
iOS 开发中，可以使用 <pthread.h> 中的 pthread_rwlock_t 来实现读写锁
pthread_rwlock_t rwlock = PTHREAD_RWLOCK_INITIALIZER; // 初始化
pthread_rwlock_wrlock(&lock); // 读模式
pthread_rwlock_rdlock(&lock); // 写模式
pthread_rwlock_unlock(&lock); // 读模式或者写模式的解锁
条件变量
条件变量的作用类似于栅栏，线程对条件变量的操作有两种，等待和唤醒；一个条件变量可以被多个线程等待，也就是条件变量能够让多个线程一起等待某事件；当某个线程唤醒条件变量后，所有等待的线程可以一起恢复执行。
可重入与线程安全
可重入是线程安全的强力保障，一个可重入函数在多线程环境下可以放心调用。
一个函数被重入，表示函数没有执行完成，由于外部因素或者内部调用，又一次进入函数执行。一个函数被重入，有两种情况：
- 多个线程同时执行这个函数
- 函数自身调用自身
例如下面的这个函数就是一个可重入函数：
int add (int a, int b)
{
return a + b;
}
一个函数可重入，则具有以下几个特点：
- 不使用任何静态或全局的非 const 变量
- 不返回任何静态或全局的非 const 变量的指针
- 仅依赖于调用方提供的参数
- 不调用任何不可重入的函数
- 不依赖任何单个资源的锁
编译器过度优化
尽管我们会用 lock 和 unlock 来保护资源，但是编译器往往会对代码做出一些优化，调整寄存器读入和回写的代码顺序，从而导致了 CPU 的乱序执行，破坏锁的保护机制。目前还没遇到具体问题，再次先做个记录。
(完)
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