iOS 多线程中自旋锁与互斥锁的深刻剖析

IOS

2023-12-16 03:29:11

多线程技术已成为移动端开发的基石，深刻理解其运作原理至关重要。在 iOS 中，自旋锁和互斥锁是用于同步和保护共享资源的两个关键概念，理解它们的不同之处对于编写健壮高效的并发代码至关重要。

自旋锁：轻量级、繁忙等待

自旋锁是一种轻量级的同步原语，当一个线程试图访问被另一个线程持有的共享资源时，它会反复检查锁的状态。如果锁已解锁，线程将获取锁并继续执行。这种繁忙等待机制允许线程在不需要切换到内核上下文的情况下快速获取锁，从而减少上下文切换开销。

互斥锁：重量级、休眠等待

互斥锁是一种重量级的同步原语，当一个线程试图访问被另一个线程持有的共享资源时，它会挂起自身并等待锁被释放。这种休眠等待机制消除了繁忙等待的开销，但它需要更多的系统开销，因为线程需要切换到内核上下文才能挂起。

选择正确的锁

选择使用自旋锁还是互斥锁取决于具体的应用场景。对于竞争不激烈的共享资源，自旋锁可以提供更好的性能，因为它们可以避免切换到内核上下文。对于竞争激烈的共享资源，互斥锁更合适，因为它们可以防止线程因持续繁忙等待而浪费 CPU 时间。

iOS 中的自旋锁和互斥锁

iOS 提供了以下 API 来管理自旋锁和互斥锁：

pthread_spin_lock_t ：用于创建自旋锁。
pthread_spin_lock() ：获取自旋锁。
pthread_spin_unlock() ：释放自旋锁。
pthread_mutex_t ：用于创建互斥锁。
pthread_mutex_lock() ：获取互斥锁。
pthread_mutex_unlock() ：释放互斥锁。

示例

以下是一个使用自旋锁和互斥锁同步共享计数器的示例：

class Counter {
public:
    Counter() : value(0) {}

    int get_value() {
        pthread_spin_lock(&lock);
        int value_copy = value;
        pthread_spin_unlock(&lock);
        return value_copy;
    }

    void increment() {
        pthread_mutex_lock(&lock);
        ++value;
        pthread_mutex_unlock(&lock);
    }

private:
    int value;
    pthread_spinlock_t lock;
    pthread_mutex_t lock;
};