探究iOS多线程究竟不安全在哪里?

2020-01-18 20:42:47王冬梅

用处二:设置Memory Barrier

对于Objective C的实现来说,几乎所有的加锁操作最后都会设置memory barrier,atomic本质上是对getter,setter加了锁,所以也会设置memory barrier。官方文档表述如下:

Note: Most types of locks also incorporate a memory barrier to ensure that any preceding load and store instructions are completed before entering the critical section.

memory barrier有什么用处呢?

memory barrier能够保证内存操作的顺序,按照我们代码的书写顺序来。听起来有点不可思议,事实是编译器会对我们的代码做优化,在它认为合理的场景改变我们代码最终翻译成的机器指令顺序。也就是说如下代码:


self.intA = 0; //line 1
self.intB = 1; //line 2

编译器可能在一些场景下先执行line2,再执行line1,因为它认为A和B之间并不存在依赖关系,虽然在代码执行的时候,在另一个线程intA和intB存在某种依赖,必须要求line1先于line2执行。

如果设置property为atomic,也就是设置了memory barrier之后,就能够保证line1的执行一定是先于line2的,当然这种场景非常罕见,一则是出现变量跨线程访问依赖,二是遇上编译器的优化,两个条件缺一不可。这种极端的场景下,atomic确实可以让我们的代码更加多线程安全一点,但我写iOS代码至今,还未遇到过这种场景,较大的可能性是编译器已经足够聪明,在我们需要的地方设置memory barrier了。

是不是使用了atomic就一定多线程安全呢?我们可以看看如下代码:


@property (atomic, assign) int intA;

//thread A
for (int i = 0; i < 10000; i ++) {
 self.intA = self.intA + 1;
 NSLog(@"Thread A: %dn", self.intA);
}

//thread B
for (int i = 0; i < 10000; i ++) {
 self.intA = self.intA + 1;
 NSLog(@"Thread B: %dn", self.intA);
}

即使我将intA声明为atomic,最后的结果也不一定会是20000。原因就是因为self.intA = self.intA + 1;不是原子操作,虽然intA的getter和setter是原子操作,但当我们使用intA的时候,整个语句并不是原子的,这行赋值的代码至少包含读取(load),+1(add),赋值(store)三步操作,当前线程store的时候可能其他线程已经执行了若干次store了,导致最后的值小于预期值。这种场景我们也可以称之为多线程不安全。

指针Property

指针Property一般指向一个对象,比如:


@property (atomic, strong) NSString*   userName;

无论iOS系统是32位系统还是64位,一个指针的值都能通过一个指令完成load或者store。但和primitive type不同的是,对象类型还有内存管理的相关操作。在MRC时代,系统默认生成的setter类似如下:


- (void)setUserName:(NSString *)userName {
 if(_uesrName != userName) {
 [userName retain];
 [_userName release];
 _userName = userName;
 }
}