IOS 多线程安全与同步之栅栏函数、调度组、信号量和Dispatch Source

前言

在 iOS 开发中，我们经常会遇到多线程编程的问题。为了确保多线程程序的正确性和安全性，我们需要使用各种同步机制来协调不同线程之间的操作。

栅栏函数

栅栏函数（barrier）是一种轻量级的同步机制，它可以确保在一个线程执行完栅栏函数之前，其他线程不会执行栅栏函数后面的代码。栅栏函数的使用非常简单，只需要在需要同步的代码段之前调用 dispatch_barrier_async 函数即可。

dispatch_barrier_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 需要同步的代码段
});

调度组

调度组（dispatch group）是一种更高级的同步机制，它可以跟踪多个任务的执行情况，并等到所有任务都执行完成后再继续执行后续代码。调度组的使用也非常简单，只需要先创建一个调度组，然后将需要同步的任务添加到调度组中，最后等待调度组中的所有任务都执行完成后再继续执行后续代码。

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 任务 1
});

dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 任务 2
});

dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);

// 继续执行后续代码

信号量

信号量（semaphore）是一种更底层的同步机制，它可以控制对共享资源的访问。信号量可以初始化为一个正整数，表示共享资源的可用数量。当一个线程想要访问共享资源时，它需要先获取信号量，如果信号量大于 0，则表示共享资源可用，线程可以继续访问共享资源，并同时将信号量减 1；如果信号量为 0，则表示共享资源不可用，线程需要等待其他线程释放信号量。

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    // 访问共享资源
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

Dispatch Source

Dispatch Source 是一种高级别的同步机制，它可以监视各种系统事件，例如文件符的可读性、可写性、超时等。当监视的事件发生时，Dispatch Source 会自动调用指定的回调函数。Dispatch Source 的使用非常简单，只需要先创建一个 Dispatch Source，然后将需要监视的事件添加到 Dispatch Source 中，最后启动 Dispatch Source。

dispatch_source_t source = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_ADD, fileno(fd), 0, dispatch_get_main_queue());

dispatch_source_set_event_handler(source, ^{
    // 事件处理程序
});

dispatch_source_set_cancel_handler(source, ^{
    // 取消处理程序
});

dispatch_resume(source);

总结

栅栏函数、调度组、信号量和 Dispatch Source 都是 iOS 中常用的同步机制，它们可以帮助我们解决多线程编程中遇到的各种同步问题。栅栏函数是一种轻量级的同步机制，它可以确保在一个线程执行完栅栏函数之前，其他线程不会执行栅栏函数后面的代码。调度组是一种更高级的同步机制，它可以跟踪多个任务的执行情况，并等到所有任务都执行完成后再继续执行后续代码。信号量是一种更底层的同步机制，它可以控制对共享资源的访问。Dispatch Source 是一种高级别的同步机制，它可以监视各种系统事件，例如文件符的可读性、可写性、超时等。