iOS底层探索之多线程(十七)——通过 Swift的Foundation源码分析锁(NSLock、NSCondition、NSRecursiveLock)

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iOS 开发，各种锁你了解多少？NSLock、NSCondtion、NSRecursiveLock…….

回顾

在上篇博客中已经对NSLock、NSCondtion、NSRecursiveLock、NSCondition等锁进行了举例分析，那么本篇博客就继续分析锁，从Foundation源码分析锁！

iOS底层探索之多线程(一)—进程和线程

iOS底层探索之多线程(二)—线程和锁

iOS底层探索之多线程(三)—初识GCD

iOS底层探索之多线程(四)—GCD的队列

iOS底层探索之多线程(五)—GCD不同队列源码分析

iOS底层探索之多线程(六)—GCD源码分析(sync 同步函数、async 异步函数)

iOS底层探索之多线程(七)—GCD源码分析(死锁的原因)

iOS底层探索之多线程(八)—GCD源码分析(函数的同步性、异步性、单例)

iOS底层探索之多线程(九)—GCD源码分析(栅栏函数)

iOS底层探索之多线程(十)—GCD源码分析( 信号量)

iOS底层探索之多线程(十一)—GCD源码分析(调度组)

iOS底层探索之多线程(十二)—GCD源码分析(事件源)

iOS底层探索之多线程(十三)—锁的种类你知多少?

iOS底层探索之多线程(十四)—关于@synchronized锁你了解多少?

iOS底层探索之多线程(十五)—@synchronized源码分析

iOS底层探索之多线程(十六)——锁分析(NSLock、NSCondtion、NSRecursiveLock、NSCondition)

1. 从Foundation源码分析锁

上篇博客对NSLock、NSCondtion、NSRecursiveLock等锁的使用，进行了代码的举例和分析，那么他们其实都是对pthread锁进行了一层封装。通过查看 NSLock的 API，发现是在Foundation 框架下的如图：

通过查看 API 发现，锁都是遵循了一个叫做NSLocking的协议，所以大部分锁都是有如下两个方法的：

@protocol NSLocking

- (void)lock;
- (void)unlock;

@end
复制代码

但是OC的Foundation 框架是不开源的，那难道我们的探索就止步于此了吗？有没有其他的方式来探索呢？

有的，我们可以通过 swift 的Foundation 框架的开源源码来看看锁是如何封装实现的，说干就干！?源码戳这里

• NSLock

从 swift 的Foundation 的源码工程中搜索NSLocking协议，发现这里针对不同的平台进行了一些设置和初始化工作，很明显可以看出来是对pthread的封装。

还有构造方法(init)、析构方法(deinit)、加锁(lock)、解锁(unlock)的方法定义，如下：

• 构造方法init()就是调用了pthread的pthread_mutex_init(mutex, nil)方法
• 析构方法deinit就是调用了pthread的pthread_mutex_destroy(mutex)方法
• 加锁方法 lock()就是调用了pthread的pthread_mutex_lock(mutex)方法
• 解锁方法 unlock()就是调用了pthread的pthread_mutex_unlock(mutex)方法

通过NSLock和NSRecursiveLock方法的对比，发现它们的lock()方法都是一样的，都调用了pthread_mutex_lock(mutex)，如下：

• NSRecursiveLock

那为什么NSRecursiveLock就可以支持可递归加锁呢？why ？为什么呢！请继续往下看：

NSRecursiveLock方法支持可递归加锁，原因就是图中所示，在init方法中，通过pthread_mutexattr_settype(attrs, Int32(PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE))进行了递归的设置，这一波操作真是很细节，非常的人性化的设计，着实到位?(ps:哈哈)

• NSCondition

通过搜索，发现NSCondition方法也是对pthread进行了封装，就是多了个对 cond的处理，除了进行pthread_mutex互斥处理外，还对pthread_cond进行了处理，同时提供了wait、signal、broadcase等方法，如下图所示：

• NSConditionLock

NSConditionLock方法，里面没有直接对进行pthread_mutex进行封装，只是属性里面使用了NSCondition类型的_cond属性和一个_swift_CFThreadRef类型的属性，通过这两个属性，实现加锁和线程方面的相关处理。

• NSCondition里面是包含了对pthread_mutex的封装
• _swift_CFThreadRef其实是等于pthread_t

2. NSLocationLock分析

先来看看下面?的代码，猜猜打印的顺序：

NSConditionLock *conditionLock = [[NSConditionLock alloc] initWithCondition:2];
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
        [conditionLock lockWhenCondition:1];
        NSLog(@"线程 1");
        [conditionLock unlockWithCondition:0];
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0), ^{
        [conditionLock lockWhenCondition:2];
        sleep(0.1);
        NSLog(@"线程 2");
        [conditionLock unlockWithCondition:1];
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
       [conditionLock lock];
       NSLog(@"线程 3");
       [conditionLock unlock];
    });
复制代码

• 代码运行结果

这里线程 2 一定比线程 1 先执行，因为NSConditionLock 锁，⼀旦⼀个线程获得锁，其他线程⼀定会等待，在初始化的时候设置了条件2，所以线程 2 的优先级高于线程 1。

• [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
• return = [xxx lockWhenCondition：A条件 beforeDate:A时间]：表示如果被锁定（没获得锁），并超过该时间则不再阻塞线程。但是注意：返回的值是NO，它没有改变锁的状态，这个函数的⽬的在于可以实现两种状态下的处理
• 所谓的condition就是整数，内部通过整数⽐较条件

1. 线程 1 调⽤[NSConditionLock lockWhenCondition:]，此时此刻因为不满⾜当前条件，所以会进⼊ waiting 状态，当前进⼊到waiting时，会释放当前的互斥锁。
2. 此时当前的线程 3 调⽤[NSConditionLock lock:]，本质上是调⽤[NSConditionLock lockBeforeDate:]，这⾥不需要⽐对条件值，所以线程 3 会打印。
3. 接下来线程 2 执⾏[NSConditionLock lockWhenCondition:]，因为满⾜条件值，所以线程2 会打印，打印完成后会调⽤[NSConditionLock unlockWithCondition:]，这个时候把value 设置为 1，并发送 boradcast, 此时线程 1 接收到当前的信号，唤醒执⾏并打印。
4. ⾃此当前打印为 线程 3 –> 线程 2 –> 线程 1。
5. [NSConditionLock lockWhenCondition:]：这⾥会根据传⼊的 condition 值和value 值进⾏对⽐，如果不相等，这⾥就会阻塞，进⼊线程池，否则的话就继续代码执⾏。
6. [NSConditionLock unlockWithCondition:]: 这⾥会先更改当前的value值，然后进⾏⼴播，唤醒当前的线程。

3.总结

• 以上的锁，其实都是对 pthread封装，你如果对 pthread比较熟悉，能直接用就直接用，不能就用这些封装的就可以
• 使用锁的时候，根据自己的业务场景来合理的使用互斥锁、递归锁、条件锁

更多内容持续更新 ?下篇分析，读写锁，敬请期待！

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