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iOS中读写锁的简单实现方法实例

时间:2022-11-23 09:44:04|栏目:iOS代码|点击:

废话开篇

iOS 下的多线程的技术的应用衍生出了锁的机制,试想,如果 iOS 下没有多线程的概念,所有的代码都会在同步环境下执行,那么,也就不会产生争夺资源情况的发生,当然,也就没有办法利用多核的优势。所以,多线程的应用是广布的,而锁的应用是局部的,所以,二者应相辅相成,来达到提高运行效率的同时提高程序运行的稳定性。

思考一、对于锁的类型的理解

基本的三种锁的类型:互斥锁、自旋锁、读写锁。

其中,互斥锁 多线程在访问加锁中的临界区前,会进入休眠,一直等待解锁后系统调度
;自旋锁 多线程在访问加锁中的临界区前,不进入休眠,会一直忙等。 读写锁 是一种思想,本质就是利用 互斥锁 来实现特定的应用场景:多读并行、读与写互斥,写与写互斥;对于其他的类型的锁,比如:信号量、条件锁、递归锁,可以理解为是由以上基本类型的锁实现的上层封装。

思考二、读写锁的实现逻辑

如果有这样一块公共资源,它的写入是比较耗时,那么,在这段时间内要避免程序再次的进行写入操作和读取操作,这样可以避免产生争夺资源的问题,当然,读取的过程可以并行。

先上一段代码,这里模拟一个比较耗时的写入过程,在模拟一个快速读取的过程。

//读写锁
- (void)readAndWriteLock
{
    //写
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            NSLog(@"我开始写");
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            }
            NSLog(@"我写完了");

    });

    //读
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            NSLog(@"我开始读%d",i);
            for (int j = 0; j < i; j++) {
            }
            NSLog(@"我读完了%d",i);
        });
    }
}

在写入的异步内执行了循环 10000 次的操作来模拟耗时任务;后面开辟了多线程进行读取,在读取的异步里,实现简单的不同数量的循环来模拟耗时任务,这里的耗时次数远小于写入。

打印如下

通过输出可以清晰的看到,写入过程中还有很多读取的操作在同时进行。致于是先开始读取还是开始写入,这里其实并不用去关心,本身它们也是由系统决定的,但是,这里需要控制一下代码,来实现读写互斥,即在写的过程中,禁止读取操作的介入。同时,也需要实现写写互斥。对于,多读,其实这里并不需要过多干涉,因为,本身就允许多读的逻辑。

思考三、简单封装读写锁,满足读写逻辑

利用互斥锁封装读取加、解锁;写入加、解锁

//初始化读取锁
static pthread_mutex_t r_plock =  PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//初始化写入锁
static pthread_mutex_t w_plock =  PTHREAD_MUTEX_INITIALIZER;
//记录当前读取次数,因为只要其值不为0,那么,就说明程序在读取操作,这里停止写入操作
static int current_read_times = 0;

进行读取加锁

//读加锁
- (void)readLock
{
    pthread_mutex_lock(&r_plock);
    current_read_times ++;
    if (current_read_times == 1) {
        pthread_mutex_lock(&w_plock);
    }
    pthread_mutex_unlock(&r_plock);
}

这里首先进行 读取锁 加锁,这里加锁的目的并不是锁定读取过程,而是锁定了修改 current_read_times 的过程,当 current_read_times 变更后,如果为 1,那么,就对 写入锁 加锁,这个写入锁就是锁住写入过程的。这两个锁的应用部分是有区别的。

进行读取解锁

//读解锁
- (void)readUnLock
{
    pthread_mutex_lock(&r_plock);
    current_read_times --;
    if (current_read_times == 0) {
        pthread_mutex_unlock(&w_plock);
    }
    pthread_mutex_unlock(&r_plock);
}

这里首先进行 读取锁 加锁,目的还是对 current_read_times 修改的锁,可以总结一下,读写锁本质并不对多读进行限制,所以,这里的读取锁是锁住 current_read_times 修改过程,在加锁的情况下进行 写入锁 状态的变更,实现 读与写的互斥。后面进行状态判断,如果 current_read_times 为 0,说明当前所以读取完成了,那么,对 写入锁 进行解锁,解锁后写入操作就可以正常进行。这里解锁的判断为 == 0 与 加锁的判断 == 1 是一对,这样就满足了,一个加锁过程对应一个解锁条件。不会出现只有加锁后而没有解锁的情况。

进行写入加锁

//写加锁
- (void)writeLock
{
    pthread_mutex_lock(&w_plock);
}

这里仅仅是对 写入 操作进行加锁。

进行写入解锁

//写解锁
- (void)writeUnLock
{
    pthread_mutex_unlock(&w_plock);
}

这里仅仅是对 写入 操作进行解锁。

最后的代码

//读写锁
- (void)readAndWriteLock
{
    //写
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            [self writeLock];
            NSLog(@"我开始写");
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {

            }
            NSLog(@"我写完了");
            [self writeUnLock];
    });
    
    //读
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            [self readLock];
            NSLog(@"我开始读%d",i);
            for (int j = 0; j < i; j++) {

            }
            NSLog(@"我读完了%d",i);
            [self readUnLock];
        });
    }
}

打印如下

可以看待写入过程是完整的一个打印顺序,而读取过程由于没有锁的保护并没有按顺序执行。

一个简单的 读写锁 就完成了。代码拙劣,大神勿笑。

总结

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本文标题:iOS中读写锁的简单实现方法实例

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