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多线程(三) iOS中的锁

锁的类别：互斥锁，递归锁，条件锁，自旋锁等

锁的实现方式：NSLock,NSRecursiveLock, NSConditionLock,@synchronized,GCD的信号量等

下面说一下常用的几种锁：

1.@synchronized：对象级别所，互斥锁，性能较差不推荐使用

@synchronized(这里添加一个OC对象，一般使用self) {

这里写要加锁的代码

}

　　@synchronized使用注意点

　　1.加锁的代码尽量少

　　2.添加的OC对象必须在多个线程中都是同一对象，下面举一个反例

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //设置票的数量为5
    _tickets = 5;
    //线程一
    NSThread *threadOne = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    threadOne.name = @"threadOne";
    //线程二
    NSThread *threadTwo = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
     
    //开启线程
    [threadOne start];
    [threadTwo start];
}
- (void)saleTickets
{
    NSObject *object = [[NSObject alloc] init];
    while (1)
    {
        @synchronized(object) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:1];
            if (_tickets > 0)
            {
                _tickets--;
                NSLog(@"剩余票数= %ld",_tickets);
            }
            else
            {
                NSLog(@"票卖完了");
                break;
            }
        }
    }   
}

结果卖票又出错了，出现这个原因的问题是每个线程都会创建一个object对象，锁后面加的object在不同线程中就不同了；

把@synchronized（object）改成 @synchronized（self）就能得到了正确结果

2.NSLock:互斥锁，

@interface ViewController ()
{
    NSLock *mutexLock;
}
 
@property (assign, nonatomic)NSInteger tickets;
@end
 
@implementation ViewController
 
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //创建锁
    mutexLock = [[NSLock alloc] init];
     
    //设置票的数量为5
    _tickets = 5;
    //线程一
    NSThread *threadOne = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    threadOne.name = @"threadOne";
    //线程二
    NSThread *threadTwo = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
     
    //开启线程
    [threadOne start];
    [threadTwo start]; 
}
- (void)saleTickets
{
    while (1)
    {
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        //加锁
        [mutexLock lock];
        if (_tickets > 0)
        {
            _tickets--;
            NSLog(@"剩余票数= %ld",_tickets);
        }
        else
        {
            NSLog(@"票卖完了");
            break;
        }
        //解锁
        [mutexLock unlock];   
    }
}

NSLock: 使用注意，不能多次调用 lock方法,会造成死锁

3.NSRecursiveLock:递归锁

@interface ViewController ()
{
    NSRecursiveLock *rsLock;
}
 
@property (assign, nonatomic)NSInteger tickets;
 
 
@end
 
@implementation ViewController
 
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //创建锁递归锁
    rsLock = [[NSRecursiveLock alloc] init];   
    //设置票的数量为5
    _tickets = 5;
    //线程一
    NSThread *threadOne = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    threadOne.name = @"threadOne";
    //线程二
    NSThread *threadTwo = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    //开启线程
    [threadOne start];
    [threadTwo start];   
}
- (void)saleTickets
{
    while (1)
    {
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        //加锁,递归锁可以多次加锁
        [rsLock lock];
        [rsLock lock];
        if (_tickets > 0)
        {
            _tickets--;
            NSLog(@"剩余票数= %ld",_tickets);
        }
        else
        {
            NSLog(@"票卖完了");
            break;
        }
        //解锁，只有对应次数解锁，其他线程才能访问。
        [rsLock unlock];
        [rsLock unlock];  
    }   
}

4.NSConditionLock:条件锁

NSConditionLock:条件锁，一个线程获得了锁，其它线程等待。

[xxxx lock]; 表示 xxx 期待获得锁，如果没有其他线程获得锁（不需要判断内部的condition) 那它能执行此行以下代码，如果已经有其他线程获得锁（可能是条件锁，或者无条件锁），则等待，直至其他线程解锁

[xxx lockWhenCondition:A条件]; 表示如果没有其他线程获得该锁，但是该锁内部的condition不等于A条件，它依然不能获得锁，仍然等待。如果内部的condition等于A条件，并且没有其他线程获得该锁，则进入代码区，同时设置它获得该锁，其他任何线程都将等待它代码的完成，直至它解锁。

[xxx unlockWithCondition:A条件]; 表示释放锁，同时把内部的condition设置为A条件

@interface ViewController () {
    
    NSConditionLock *_cdtLock; //条件锁
 
}
 
@end
 
@implementation ViewController
 
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
     
    //创建条件锁
    _cdtLock = [[NSConditionLock alloc] init];
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(conditionLockAction1) toTarget:self withObject:nil];
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(conditionLockAction2) toTarget:self withObject:nil];
     
}
 
- (void)conditionLockAction1 {
     
    //阻塞线程2s
    [NSThread sleepForTimeInterval:2];
     
    for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
        
        //加锁
        [_cdtLock lock];
         
        NSLog(@"i = %li", i);
         
        //释放锁，并设置condition属性的值为i
        [_cdtLock unlockWithCondition:i];
         
    }
}
 
- (void)conditionLockAction2 {
     
    //当标识为2时同步代码段才能够执行，如果标识为其它数字则当前线程被阻塞。
    [_cdtLock lockWhenCondition:2];
     
    NSLog(@"thread2");
     
    [_cdtLock unlock];
     
}

打印结果：

如果我们把代码中[_cdtLock lockWhenCondition:2]换成[_cdtLock lockWhenCondition:1]则会发现出现如下结果

和我们预想的在i = 1后面打印thread2不符合，这是因为conditionLockAction1中的代码段也需要获得锁，同时在循环执行过后把condition置成了2，那么conditionLockAction2就再也没机会加锁了，所以不打印thread2。

我们可以靠下面的代码验证

@interface ViewController () {
    
    NSConditionLock *_cdtLock; //条件锁
 
}
 
@end
 
@implementation ViewController
 
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
     
    //创建条件锁
    _cdtLock = [[NSConditionLock alloc] init];
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(conditionLockAction1) toTarget:self withObject:nil];
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(conditionLockAction2) toTarget:self withObject:nil];
     
}
 
- (void)conditionLockAction1 {
     
    //阻塞线程2s
    [NSThread sleepForTimeInterval:2];
     
    for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
        
        //加锁
        [_cdtLock lock];
         
        NSLog(@"i = %li", i);
         
        //释放锁，并设置condition属性的值为i
        [_cdtLock unlockWithCondition:i];
        <span style="color: #ff0000;">//在i 为 1的时候阻塞线程1s
        if (i == 1)
        {
            [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        }</span>
         
    }
}
 
- (void)conditionLockAction2 {
     
    //当标识为2时同步代码段才能够执行，如果标识为其它数字则当前线程被阻塞。
    [_cdtLock lockWhenCondition:1];
     
    NSLog(@"thread2");
     
    [_cdtLock unlock];
     
}

现在的结果就和我们预期的一样了

5.NSCondition:可以理解为互斥锁和条件锁的结合

用生产者消费者中的例子可以很好的理解NSCondition

1.生产者要取得锁，然后去生产，生产后将生产的商品放入库房，如果库房满了，则wait，就释放锁，直到其它线程唤醒它去生产，如果没有满，则生产商品后调用signal，可以唤醒在此condition上等待的线程。

2.消费者要取得锁，然后去消费，如果当前没有商品，则wait,释放锁，直到有线程去唤醒它消费，如果有商品，则消费后会通知正在等待的生产者去生产商品。

生产者和消费者的关键是：当库房已满时，生产者等待，不再继续生产商品，当库房已空时，消费者等待，不再继续消费商品，走到库房有商品时，会由生产者通知消费来消费。

- (void)conditionTest
{
    //创建数组存放商品
    products = [[NSMutableArray alloc] init];
    condition = [[NSCondition alloc] init];
     
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(createProducter) toTarget:self withObject:nil];
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(createConsumenr) toTarget:self withObject:nil];
}
 
- (void)createConsumenr
{
    while (1) {
        //模拟消费商品时间,让它比生产慢一点
        [NSThread sleepForTimeInterval:arc4random()%10 * 0.1 + 1.5];
        [condition lock];
        while (products.count == 0) {
            NSLog(@"商品为0，等待生产");
            [condition wait];
        }
        [products removeLastObject];
        NSLog(@"消费了一个商品,商品数 = %ld",products.count);
        [condition signal];
        [condition unlock];
    }
     
}
 
- (void)createProducter
{
    while (1) {
        //模拟生产商品时间
        [NSThread sleepForTimeInterval:arc4random()%10 * 0.1 + 0.5];
        [condition lock];
        while (products.count == 5)
        {
            NSLog(@"商品满了，等待消费");
            [condition wait];
        }
        [products addObject:[[NSObject alloc] init]];
        NSLog(@"生产了一个商品,商品数%ld",products.count);
        [condition signal];
        [condition unlock];
    }
     
}

了解死锁

　　概念：死锁是指两个或两个以上的进程（线程）在执行过程中，由于竞争资源或者由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。

产生死锁的4个必要条件

1）互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。

2）请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。

3）不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。

4）环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···，Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。

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