iOS 线程安全--锁

         * 原子操作

• nonatomic：非原子属性，非线程安全，适合小内存移动设备
• atomic：原子属性，default，线程安全（内部使用自旋锁），消耗大量资源

• 单写多读，只为setter方法加锁，不影响getter

• 相关代码如下：

  static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy) 
  {
     if (offset == 0) {
         object_setClass(self, newValue);
         return;
     }
  
     id oldValue;
     id *slot = (id*) ((char*)self + offset);
  
     if (copy) {
         newValue = [newValue copyWithZone:nil];
     } else if (mutableCopy) {
         newValue = [newValue mutableCopyWithZone:nil];
     } else {
         if (*slot == newValue) return;
         newValue = objc_retain(newValue);
     }
  
     if (!atomic) {
         oldValue = *slot;
         *slot = newValue;
     } else {
         spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
         slotlock.lock();
         oldValue = *slot;
         *slot = newValue;        
         slotlock.unlock();
     }
  
     objc_release(oldValue);
  }
  
  void objc_setProperty(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, id newValue, BOOL atomic, signed char shouldCopy) 
  {
     bool copy = (shouldCopy && shouldCopy != MUTABLE_COPY);
     bool mutableCopy = (shouldCopy == MUTABLE_COPY);
     reallySetProperty(self, _cmd, newValue, offset, atomic, copy, mutableCopy);
  }

• 总结：很容易理解的代码，可变拷贝和不可变拷贝会开辟新的空间，两者皆不是则持有（引用计数+1），相比nonatomic只是多了一步锁操作。   

           * 使用示例

#import "ViewController.h"
#import "Person.h"
#import <libkern/OSAtomic.h>

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self  useLock];
}

- (void)withoutLock {
    __block Person *p = [[Person alloc]init];
    
    [NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
        for (int i = 0; i<1000; i++) {
            p.age ++;
        }
        NSLog(@"%zd\n",p.age);
    }];
    
    [NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
        @synchronized(self){
            
        }
        for (int i = 0; i<1000; i++) {
            p.age ++;
        }
        NSLog(@"%zd\n",p.age);
    }];
    
}

- (void)useLock {
    
    __block OSSpinLock spinLock = OS_SPINLOCK_INIT; //创建锁
    __block Person *p = [[Person alloc]init];
    
    
    NSLog(@"begin:");
    
    [NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
        for (int i = 0; i<1000; i++) {
            OSSpinLockLock(&spinLock); //加锁
             p.age ++;
            OSSpinLockLock(&spinLock); //解锁
        }
        NSLog(@"%zd\n",p.age);
    }];
    
    [NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
        for (int i = 0; i<1000; i++) {
            OSSpinLockLock(&spinLock); //加锁
            p.age ++;
            OSSpinLockLock(&spinLock); //解锁
        }
        NSLog(@"%zd\n",p.age);
    }];
}

            * 使用总结：

               1）首先需要#important<libkern/OSAtomic.h> ，因此关于自旋锁的API是在这个文件中声明的。

               2）创建自旋锁也是通过一个静态宏，在线程内通过 OSSpinLockLock 和 OSSpinLockUnlock来上锁，解锁。如果不是因为现在的OSSpinLock出现了使用bug，在性能以及使用方面来说，都是很好的使用锁的选择。

            * 自旋锁的原理

　　　　　就是while循环来占用CPU，实际上，当A线程获取到锁时，CPU会处于while死循环，而这个死循环并不是A线程造成的，当A获取到锁，并且B线程也要申请锁时，就会一直while循环询问A线程是否释放了该锁，所以导致了CPU死循环，因此是B线程导致的，这个是“自旋”的由来，正是因为这个一直等待询问，并不类似于互斥锁，互斥锁在申请时处于线程休眠状态，所以才使自旋锁的性能高。举个列子：煮饭吃，你的电饭锅（A线程）正在煮饭（资源），而你本人（B线程）也想煮饭，你有两种方式，第一种，一直在电饭锅前等待着，看着饭好了没；第二种，去忙其它的，每15分钟过来看一次饭好了没。很显然，按照第一种方式肯定是会先吃上饭。

• Recursivelock 递归锁

        * 需求场景：

　　　  一个锁只是请求一份资源，而在一些开发实际中，往往需要在代码中嵌套锁的使用，也就是在同一个线程中，一个锁还没有解锁就再次加锁。这个时候就用到了递归锁。

        * 实现原理：

　　　 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

        * 运用场景：

　　　 循环（多张图片循环上传），递归

        * 使用示例：
 示例一:   

//递归锁实例化

    NSRecursiveLock *lock = [[NSRecursiveLock alloc] init];
    static void (^RecursiveMethod)(NSInteger);
    //  同一线程可多次加锁，不会造成死锁
    RecursiveMethod = ^(NSInteger value){
        [lock lock];//一进来就要开始加锁
        [NetWorkManager requestWithMethod:POST Url:url Parameters:paraDic success:^(id responseObject) {
            [self reuestForSuccess];
  //一旦数据获取成功就要解锁 不然会造成死锁
              [lock unlock];
        } requestRrror:^(id requestRrror) {
            //条件没有达到，开始循环操作
            if(value > 0){
                RecursiveMethod(value-1);//必须-1  循环
            }

            if(value == 0){
            //条件 如果 == 0 代表循环的次数条件已经达到 可以做别的操作
            }

            //失败后也要解锁
                [lock unlock];
        }];

             //记得解锁
              [lock unlock];
    };

    //设置递归锁循环次数  自定义
       RecursiveMethod(5);

 示例二：

- (void)recursiveLock {
    NSRecursiveLock *theLock = [[NSRecursiveLock alloc]init];
    [self MyRecursiveFucntion:5 recursiveLock:theLock];  
}

- (void) MyRecursiveFucntion:(NSInteger )value recursiveLock:(NSRecursiveLock *)theLock {
    [theLock lock];
    if (value !=0) {
        --value;
        [self MyRecursiveFucntion:value recursiveLock:theLock];
    }
    [theLock unlock];
}

• Dispatch_semaphore 信号量

　　  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。

下面我们逐一介绍三个函数：

　　（1）dispatch_semaphore_create的声明为：

　　　 　dispatch_semaphore_t  dispatch_semaphore_create(long value);

　 　　　传入的参数为long，输出一个dispatch_semaphore_t类型且值为value的信号量。

　　　　值得注意的是，这里的传入的参数value必须大于或等于0，否则dispatch_semaphore_create会返回NULL。

　　　 （关于信号量，我就不在这里累述了，网上很多介绍这个的。我们这里主要讲一下dispatch_semaphore这三个函数的用法）。

　　（2）dispatch_semaphore_signal的声明为：

　　　  　long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema)

　　　　  这个函数会使传入的信号量dsema的值加1；（至于返回值，待会儿再讲）

  　　(3) dispatch_semaphore_wait的声明为：

　　　　long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)；

　　　　这个函数会使传入的信号量dsema的值减1；

　　　　这个函数的作用是这样的，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。

　　（4）dispatch_semaphore_signal的返回值为long类型，当返回值为0时表示当前并没有线程等待其处理的信号量，其处理

　　　 　的信号量的值加1即可。当返回值不为0时，表示其当前有（一个或多个）线程等待其处理的信号量，并且该函数唤醒了一

　　　　个等待的线程（当线程有优先级时，唤醒优先级最高的线程；否则随机唤醒）。

　　　　dispatch_semaphore_wait的返回值也为long型。当其返回0时表示在timeout之前，该函数所处的线程被成功唤醒。

　　　　当其返回不为0时，表示timeout发生。

　　（5）在设置timeout时，比较有用的两个宏：DISPATCH_TIME_NOW 和 DISPATCH_TIME_FOREVER。

　　　　 DISPATCH_TIME_NOW　　表示当前；

　　　　 DISPATCH_TIME_FOREVER　　表示遥远的未来；

　　　　一般可以直接设置timeout为这两个宏其中的一个，或者自己创建一个dispatch_time_t类型的变量。

　　　　创建dispatch_time_t类型的变量有两种方法，dispatch_time和dispatch_walltime。

　　　　利用创建dispatch_time创建dispatch_time_t类型变量的时候一般也会用到这两个变量。

　　　　dispatch_time的声明如下：

　　　　　　dispatch_time_t dispatch_time(dispatch_time_t when, int64_t delta)；

　　　　　　其参数when需传入一个dispatch_time_t类型的变量，和一个delta值。表示when加delta时间就是timeout的时间。

　　　　例如：dispatch_time_t  t = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1*1000*1000*1000);

　　　　　　　表示当前时间向后延时一秒为timeout的时间。

　   （6）关于信号量，一般可以用停车来比喻。

　　　　停车场剩余4个车位，那么即使同时来了四辆车也能停的下。如果此时来了五辆车，那么就有一辆需要等待。

　　　　信号量的值就相当于剩余车位的数目，dispatch_semaphore_wait函数就相当于来了一辆车，dispatch_semaphore_signal

　　　　就相当于走了一辆车。停车位的剩余数目在初始化的时候就已经指明了（dispatch_semaphore_create（long value）），

　　　　调用一次dispatch_semaphore_signal，剩余的车位就增加一个；调用一次dispatch_semaphore_wait剩余车位就减少一个；

　　　　当剩余车位为0时，再来车（即调用dispatch_semaphore_wait）就只能等待。有可能同时有几辆车等待一个停车位。有些车主

　　　　没有耐心，给自己设定了一段等待时间，这段时间内等不到停车位就走了，如果等到了就开进去停车。而有些车主就像把车停在这，

　　　　所以就一直等下去。

　　（7）代码举简单示例如下：

最终打印的结果为：

•  NSConditionLock和NSCondition 条件锁

　　  * 使用介绍：
　　　　NSConditionLock好处是可以设置条件，条件符合时获得锁。设置时间，指定时间之前获取锁。缺点是加锁和解锁需要在同一线程中执行，否则控制台会报错，虽然不影响程序运行。（but好像会影响进程释放，因为多次执行后进程到了80多，程序卡了还是崩溃了，忘了。只是猜测。）

　     * 使用举例：

　NSConditionLock * conditionLock = [[NSConditionLockalloc] init];
      //当条件符合时获得锁
      [conditionLock lockWhenCondition:1];
     //在指定时间前尝试获取锁，若成功则返回YES 否则返回NO
      BOOL isLock = [conditionLock lockBeforeDate:date1];
    //在指定时间前尝试获取锁，且条件必须符合
      BOOL isLock = [conditionLock lockWhenCondition:1 beforeDate:date1];
    //解锁并设置条件为2
     [conditionLock unlockWithCondition:2];