iOS 底层 - 多线程读写安全

本文源自本人的学习记录整理与理解，其中参考阅读了部分优秀的博客和书籍，尽量以通俗简单的语句转述。引用到的地方如有遗漏或未能一一列举原文出处还望见谅与指出，另文章内容如有不妥之处还望指教，万分感谢 ！

思考如何实现以下场景

1. 同一时间，只能有1个线程进行写的操作
2. 同一时间，允许有多个线程进行读的操作
3. 同一时间，不允许既有写的操作，又有读的操作

上面的场景就是典型的“多读单写”，经常用于文件等数据的读写操作，iOS中的实现方案有

• pthread_rwlock：读写锁
• dispatch_barrier_async：异步栅栏([zhà lan])调用
  • dispatch_barrier_async 函数的作用与barrier的意思相同,在进程管理中起到一个栅栏的作用,它等待所有位于barrier函数之前的操作执行完毕后执行,并且在barrier函数执行之后,barrier函数之后的操作才会得到执行
  • 这个函数传入的并发队列必须是自己通过dispatch_queue_cretate创建的
  • 如果传入的是一个串行或是一个全局的并发队列，那这个函数便等同于dispatch_async函数的效果,就失去了barrier的意义
    

这样的实现方案类似于后端实现I/O的经典方案Reactor和Proactor

• Reactor模式用于同步I/O操作，Proactor模式用于异步I/O操作

Reactor

pthread_rwlock 使用

//1. 声明
@property (assign, nonatomic) pthread_rwlock_t lock;

 // 2. 初始化锁
 pthread_rwlock_init(&_lock, NULL);
//3. 读操作
- (void)read {
    pthread_rwlock_rdlock(&_lock);
    
    sleep(1);
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    pthread_rwlock_unlock(&_lock);
}
//4. 写操作
- (void)write
{
    pthread_rwlock_wrlock(&_lock);
    
    sleep(1);
    NSLog(@"%s", __func__);
    
    pthread_rwlock_unlock(&_lock);
}
//5. 释放
- (void)dealloc
{
    pthread_rwlock_destroy(&_lock);
}

dispatch_barrier_async 使用

//1.声明队列
@property (strong, nonatomic) dispatch_queue_t queue;

//2. 创建队列
    self.queue = dispatch_queue_create("rw_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

//多线程并发读写
 for (int i = 0; i < 10; i++) {
        dispatch_async(self.queue, ^{
            [self read];
        });
        
        dispatch_async(self.queue, ^{
            [self read];
        });
        
        dispatch_async(self.queue, ^{
            [self read];
        });
        //3. 写入操作
        dispatch_barrier_async(self.queue, ^{
            [self write];
        });
    }
- (void)read {
    sleep(1);
    NSLog(@"read");
}

- (void)write
{
    sleep(1);
    NSLog(@"write");
}

输出结果：

2020-04-13 15:30:34.788209+0800-读写安全 read
2020-04-13 15:30:34.788209+0800-读写安全 read
2020-04-13 15:30:34.788283+0800-读写安全 read
2020-04-13 15:30:35.789804+0800-读写安全 write