iOS使用多線程提高數(shù)據(jù)并發(fā)訪問 之六

線程的風(fēng)險

當(dāng)運(yùn)行在一個多線程環(huán)境中，你總是需要注意一些事情：你不能控制線程執(zhí)行的順序。例如，如果你有兩個線程，線程1和線程2，CPU可能會在線程1上運(yùn)行一段時間，然后又會切到線程2運(yùn)行一段時間。問題是你不知道CPU何時切過去，也不知道會為一個線程分配多少時間。每個線程運(yùn)行的時間都不是公平的。

為了演示線程不容易控制帶來的風(fēng)險，我會舉一個例子。這個例子包括兩個線程：線程1和線程2. 線程1打印奇數(shù)，線程2打印偶數(shù)。這些數(shù)的范圍從1到20. 線程1先啟動，然后線程2再啟動。這個例子將會運(yùn)行3次。Listing 6-5 顯示了樣例代碼。

正如你看到的，我先調(diào)用打印奇數(shù)，然后再打印偶數(shù)。你可能會期待看到

• 先打印一些奇數(shù)

• 奇數(shù)和偶數(shù)平均打印，例如兩個奇數(shù)和兩個偶數(shù)

但是，這些猜測都是不正確的，你可以看表格 6-4， 顯示了3次運(yùn)行的結(jié)果。

你看下第2次，0先打印出來，而其他的都是先打印1。奇數(shù)和偶數(shù)打印也不是平均的；而且，也沒什么跡象表明有多少奇數(shù)在偶數(shù)之前打印。

因此，在多線程環(huán)境中，你不能控制線程執(zhí)行的順序。多線程是一把雙刃劍。開發(fā)者實(shí)現(xiàn)一個多線程應(yīng)用需要注意下面的3個風(fēng)險。

• 安全性：這個標(biāo)準(zhǔn)意味著在多線程環(huán)境下，輸出要跟預(yù)期的一致。換句話說，程序可以運(yùn)行在不同的順序中多次，但是最終的輸出必須是可預(yù)見的，正確的?！霸愀獾氖虑椴粫l(fā)生”。

• 活躍性：這個和安全性不同。一種定義是“一些好的情況最終會發(fā)生”。例如，假設(shè)線程A必須等到線程B的結(jié)果，有時這些結(jié)果從來都不返回。因此，線程A從來不會計算最終結(jié)果。這個通常稱為死鎖。

• 性能：iPhone應(yīng)用最重要的一個目標(biāo)就是有一個比較好的性能和更靈敏的UI。因此，你的性能目標(biāo)必須達(dá)到?；钴S性只關(guān)注一些最終發(fā)生的事情；它并不關(guān)心多快獲取到結(jié)果。

我將會在接下來的部分使用例子來涉及到每一個標(biāo)準(zhǔn)，這樣你就可以理解什么樣會導(dǎo)致一個不好的結(jié)果，你如何解決它，使得你的應(yīng)用運(yùn)行時有一個比較高的性能。

安全性

安全性要求程序運(yùn)行在多線程環(huán)境中，產(chǎn)生一個正確的期待的結(jié)果，就想他運(yùn)行在單線程環(huán)境中一樣。我會討論一個潛在的在多線程環(huán)境中經(jīng)常會發(fā)生的一個問題，當(dāng)兩個或多個線程同時訪問相同的數(shù)據(jù)。

圖 6-5 描述了兩個線程如何返回一個相同的item而導(dǎo)致應(yīng)用崩潰。在圖6-5中，線程1嘗試把item push到當(dāng)前棧中。然后，線程2和線程3想要把item取出來，然后檢查確保這個item在這個棧中。但是，在兩個線程檢查之后，線程2先運(yùn)行，然后獲取item。Oops！像你看到的，線程3已經(jīng)沒有item可以獲取了。這會導(dǎo)致你的應(yīng)用崩潰。

你可以從ThreadSafety工程中獲取到樣例代碼，但是Listing 6-6 顯示了這個問題的代碼注解。注意這個問題不會總是出現(xiàn)，但是如果你運(yùn)行足夠多的時間，它還是會發(fā)生的。代碼使用了NSMutableArray變量存儲，因此客戶端代碼能夠添加和刪除數(shù)據(jù)。

當(dāng)你運(yùn)行上面的代碼一段時間，你會收到下面的信息：

它告訴你，你嘗試在一個空的數(shù)組中刪除對象，這是不應(yīng)該發(fā)生的當(dāng)你在刪除之前已經(jīng)檢查了數(shù)組空的情況。你甚至打印出來看它是否是最后一個對象。

現(xiàn)在，如果你再一次查看圖6-4，你應(yīng)該理解為什么會崩潰 -- 因?yàn)榈谝粋€現(xiàn)場檢查和打印出最后一個對象后，第一個線程已經(jīng)停止，而第二個線程還在運(yùn)行。

解決辦法

對于這個問題我的解決辦法是鎖住這個方法直到線程執(zhí)行完。鎖是一種機(jī)制，它能夠確保在一個時間內(nèi)只有一個線程訪問一個指定的代碼塊。想象一下，你現(xiàn)在在一個比賽中，需要直接和很多人競爭。你和你的競爭者被問了一個問題，而誰先響鈴誰就能先回答問題。在第一個結(jié)束之后，另外一個人又可以搖鈴了。當(dāng)?shù)谝粋€人在回答問題時，這個鈴是被鎖住的。線程也是一樣的。你可以創(chuàng)建一個鎖，就像是你的鈴一樣：第一個得到鎖的線程（類似搖鈴）會阻塞其他所有的線程直到它結(jié)束。在第一個線程結(jié)束之后，鎖就開了（類似于其他人可以搖鈴了）；其他線程能嘗試獲取鎖，而這個過程可以重復(fù)下去。

鎖機(jī)制的基本概念就是確保當(dāng)一個線程在執(zhí)行任務(wù)時，其他線程不能打斷。例如，如果線程1獲取到這個對象，然后打印出來，線程2必須等到線程1執(zhí)行完才能獲取和從數(shù)組中刪除對象。

這個鎖創(chuàng)建在一個對象上。如果線程1從對象A獲取了鎖，其他線程就不能再獲取這個對象的鎖了，這些線程必須等待線程1執(zhí)行完后，然后把鎖返回給對象A。

最簡單的方式獲取對象A的鎖的就是使用@synchronized(objA)，如下面Listing 6-7 的代碼。

圖6-6 顯示了@synchronized在線程中是如何工作的。

你需要同時同步push和pop data這兩個方法，因?yàn)槿绻阒绘i住其中的一個方法，當(dāng)你pop檢查時，依然會存在風(fēng)險，還有存儲器push了很多數(shù)據(jù)，而你不沒有按照你想要的方式獲取到對象。為了防止這些，你需要使用lockObj同時鎖住他們，這樣在一個時間段就只有一個方法在運(yùn)行。

你的代碼是安全的，但是依然還有兩個更重要的多線程屬性需要討論。