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在多线程编程中，线程之间共享资源时容易呈现数据竞赛的问题，导致程序呈现不行预期的成果。为了防止这种状况，我们需求采用一些同步机制来保证线程之间的安全协作。 @synchronized指令是Objective-C中一种常用的同步机制。

@synchronized指令是Objective-C中一种非常简略便利的创立锁的方式。相比于其他锁，它的语法更加简略，只需求运用任意一个Objective-C目标作为锁符号即可。

- (void)myMethod:(id)anObj {
    @synchronized(anObj) {
        // Everything between the braces is protected by the @synchronized directive.
    }
}

@synchronized指令中传递的目标是用于区别受维护代码块的仅有标识符。假如在两个不同的线程中履行上述办法，分别为anObj参数传递不同的目标，那么每个线程都会获取自己的锁并持续处理，而不会被另一个线程阻塞。但是，假如在这两种状况下都传递相同的目标，则其中一个线程会首要获取锁，另一个线程则会被阻塞，直到第一个线程完成操作。

@Synchronized的底层完成

经过clang检查底层编译代码可知， @Synchronized是经过objc_sync_enter和objc_sync_exit函数来完成锁的获取和释放的，源码如下：

int objc_sync_enter(id obj)
{
    int result = OBJC_SYNC_SUCCESS;
    if (obj) {
        SyncData* data = id2data(obj, ACQUIRE);
        ASSERT(data);
        data->mutex.lock();
    } else {
        // @synchronized(nil) does nothing
        if (DebugNilSync) {
            _objc_inform("NIL SYNC DEBUG: @synchronized(nil); set a breakpoint on objc_sync_nil to debug");
        }
        objc_sync_nil();
    }
    return result;
}
int objc_sync_exit(id obj)
{
    int result = OBJC_SYNC_SUCCESS;
    if (obj) {
        SyncData* data = id2data(obj, RELEASE); 
        if (!data) {
            result = OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR;
        } else {
            bool okay = data->mutex.tryUnlock();
            if (!okay) {
                result = OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR;
            }
        }
    } else {
        // @synchronized(nil) does nothing
    }
    return result;
}
  • 假如传入的obj存在，则走加锁流程；假如obj为nil，则什么也不做。
  • objc_sync_exit和objc_sync_enter是对应的；objc_sync_exit办法便是解锁，假如obj= nil则什么也不做；

经过观察源码可知，objc_sync_exit和objc_sync_enter里的关键是从obj转换到SyncData，然后经过SyncData中的mutex来对临界区上锁。SyncData结构体的定义如下：

typedef struct alignas(CacheLineSize) SyncData {
    struct SyncData* nextData;
    DisguisedPtr<objc_object> object;
    int32_t threadCount;  // number of THREADS using this block
    recursive_mutex_t mutex;
} SyncData;
  • mutex是递归锁，这也是为什么能够在 @Synchronized里嵌套 @Synchronized的原因了。

从obj转换到SyncData的详细完成如下：

深入理解Objective-C中的@Synchronized关键字

这段代码完成了一个锁的缓存机制，目的是为了进步多线程拜访同一目标时的功率。当多个线程一起拜访同一目标时，每个线程需求获取一个锁，这会形成功能瓶颈。为了防止这个问题，缓存机制会将现已获取的锁缓存起来，以供下次运用。其大致流程如下：

1、首要检查是否启用了快速缓存，假如启用则在快速缓存中查找是否有与obj对应的SyncData目标。
2、假如在快速缓存中找到了匹配的SyncData目标，则将syncLockCount加1，并回来成果。
3、假如没有在快速缓存中找到匹配的SyncData目标，则持续在线程缓存中查找是否有与obj对应的锁。
4、假如在线程缓存中找到了匹配的锁，则将对应锁的计数加1，并将其回来成果。
5、假如没有在线程缓存中找到匹配的锁，则在大局的哈希表中查找是否有与obj对应的SyncData目标。
6、假如在大局的哈希表中找到了匹配的SyncData目标，则会进行多线程操作，将对应锁的计数加1，并回来成果。
7、假如没有在大局的哈希表中找到匹配的SyncData目标，则创立新目标，并将新目标添加到上述的缓存中，以供下次运用。

badcase剖析

#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *testArray;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.
    self.testArray = @[].mutableCopy;
    for (NSUInteger i = 0; i < 5000; i++) {
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            [self testThreadArray];
        });
    }
}
- (void)testThreadArray {
    @synchronized (self.testArray) {
        self.testArray = @[].mutableCopy;
    }
}
@end

运行这段代码，会呈现如下crash:

深入理解Objective-C中的@Synchronized关键字

考虑这个场景，有三个线程A、B、C一起拜访一个非原子属性self.testArray，初始值为p0。线程A和线程B因为拜访的self.testArray的值一致，发生了竞赛，线程A获取了锁并将self.testArray的值重新设置为p1，然后释放了锁。此刻线程C拜访self.testArray，发现其值为p1，没有竞赛，准备对其进行赋值操作。然而，此刻线程B因为之前的锁现已被释放，进入代码块，也准备对self.testArray进行赋值操作，这会导致两个线程一起对非原子属性self.testArray进行赋值操作，从而发生crash。