Atomic 底层原理

iOS Atomic 底层分析

引言

在多线程编程中，属性访问的线程安全至关重要。Atomic属性通过使用锁机制，确保了多线程环境下属性的读写操作是安全的。本文将探讨Atomic的底层原理，揭示其如何保证线程安全。

Atomic 原理

Atomic属性通过在 getter 和 setter 方法中使用自旋锁来实现线程安全。自旋锁是一种轻量级的锁机制，它通过自旋的方式不断尝试获取锁，直到成功为止。当一个线程尝试访问Atomic属性时，它会先尝试获取自旋锁。如果自旋锁已经被另一个线程持有，则当前线程将持续自旋，直到自旋锁被释放。

@property (nonatomic, atomic) int someNumber;

在上面的示例中，someNumber属性被标记为nonatomic和atomic。这表示该属性不会由编译器自动生成getter和setter方法，而是由开发者手动实现。开发者需要在getter和setter方法中使用自旋锁来保证线程安全。

- (int)someNumber {
  while (!OSAtomicCompareAndSwapIntBarrier(oldNumber, newNumber, &_someNumber)) {
    oldNumber = _someNumber;
  }
  return _someNumber;
}

- (void)setSomeNumber:(int)newNumber {
  while (!OSAtomicCompareAndSwapIntBarrier(oldNumber, newNumber, &_someNumber)) {
    oldNumber = _someNumber;
  }
}

在getter和setter方法中，使用了OSAtomicCompareAndSwapIntBarrier函数来实现自旋锁。该函数尝试将_someNumber变量中的旧值与oldNumber进行比较，如果相等，则将newNumber与_someNumber进行交换。如果交换成功，则返回YES，否则返回NO。自旋锁通过不断尝试交换值来保证线程安全。

Atomic 与 Nonatomic

Nonatomic属性不使用自旋锁来保证线程安全。这意味着多个线程可以同时访问Nonatomic属性，从而可能导致数据竞争和数据损坏。Nonatomic属性通常用于不需要线程安全的情况，例如只读属性。

结论

Atomic属性通过使用自旋锁机制，确保了多线程环境下属性访问的线程安全。通过对源代码的分析和示例演示，我们深入了解了Atomic的底层原理，揭示了其如何保证线程安全。开发者应根据属性的访问场景，合理选择Atomic或Nonatomic属性，以确保多线程程序的正确性和稳定性。