iOS使用多线程提高数据并发访问 之六

线程的风险

当运行在一个多线程环境中，你总是需要注意一些事情：你不能控制线程执行的顺序。例如，如果你有两个线程，线程1和线程2，CPU可能会在线程1上运行一段时间，然后又会切到线程2运行一段时间。问题是你不知道CPU何时切过去，也不知道会为一个线程分配多少时间。每个线程运行的时间都不是公平的。

为了演示线程不容易控制带来的风险，我会举一个例子。这个例子包括两个线程：线程1和线程2. 线程1打印奇数，线程2打印偶数。这些数的范围从1到20. 线程1先启动，然后线程2再启动。这个例子将会运行3次。Listing 6-5 显示了样例代码。

正如你看到的，我先调用打印奇数，然后再打印偶数。你可能会期待看到

• 先打印一些奇数

• 奇数和偶数平均打印，例如两个奇数和两个偶数

但是，这些猜测都是不正确的，你可以看表格 6-4， 显示了3次运行的结果。

你看下第2次，0先打印出来，而其他的都是先打印1。奇数和偶数打印也不是平均的；而且，也没什么迹象表明有多少奇数在偶数之前打印。

因此，在多线程环境中，你不能控制线程执行的顺序。多线程是一把双刃剑。开发者实现一个多线程应用需要注意下面的3个风险。

• 安全性：这个标准意味着在多线程环境下，输出要跟预期的一致。换句话说，程序可以运行在不同的顺序中多次，但是最终的输出必须是可预见的，正确的。“糟糕的事情不会发生”。

• 活跃性：这个和安全性不同。一种定义是“一些好的情况最终会发生”。例如，假设线程A必须等到线程B的结果，有时这些结果从来都不返回。因此，线程A从来不会计算最终结果。这个通常称为死锁。

• 性能：iPhone应用最重要的一个目标就是有一个比较好的性能和更灵敏的UI。因此，你的性能目标必须达到。活跃性只关注一些最终发生的事情；它并不关心多快获取到结果。

我将会在接下来的部分使用例子来涉及到每一个标准，这样你就可以理解什么样会导致一个不好的结果，你如何解决它，使得你的应用运行时有一个比较高的性能。

安全性

安全性要求程序运行在多线程环境中，产生一个正确的期待的结果，就想他运行在单线程环境中一样。我会讨论一个潜在的在多线程环境中经常会发生的一个问题，当两个或多个线程同时访问相同的数据。

图 6-5 描述了两个线程如何返回一个相同的item而导致应用崩溃。在图6-5中，线程1尝试把item push到当前栈中。然后，线程2和线程3想要把item取出来，然后检查确保这个item在这个栈中。但是，在两个线程检查之后，线程2先运行，然后获取item。Oops！像你看到的，线程3已经没有item可以获取了。这会导致你的应用崩溃。

你可以从ThreadSafety工程中获取到样例代码，但是Listing 6-6 显示了这个问题的代码注解。注意这个问题不会总是出现，但是如果你运行足够多的时间，它还是会发生的。代码使用了NSMutableArray变量存储，因此客户端代码能够添加和删除数据。

当你运行上面的代码一段时间，你会收到下面的信息：

它告诉你，你尝试在一个空的数组中删除对象，这是不应该发生的当你在删除之前已经检查了数组空的情况。你甚至打印出来看它是否是最后一个对象。

现在，如果你再一次查看图6-4，你应该理解为什么会崩溃 -- 因为第一个现场检查和打印出最后一个对象后，第一个线程已经停止，而第二个线程还在运行。

解决办法

对于这个问题我的解决办法是锁住这个方法直到线程执行完。锁是一种机制，它能够确保在一个时间内只有一个线程访问一个指定的代码块。想象一下，你现在在一个比赛中，需要直接和很多人竞争。你和你的竞争者被问了一个问题，而谁先响铃谁就能先回答问题。在第一个结束之后，另外一个人又可以摇铃了。当第一个人在回答问题时，这个铃是被锁住的。线程也是一样的。你可以创建一个锁，就像是你的铃一样：第一个得到锁的线程（类似摇铃）会阻塞其他所有的线程直到它结束。在第一个线程结束之后，锁就开了（类似于其他人可以摇铃了）；其他线程能尝试获取锁，而这个过程可以重复下去。

锁机制的基本概念就是确保当一个线程在执行任务时，其他线程不能打断。例如，如果线程1获取到这个对象，然后打印出来，线程2必须等到线程1执行完才能获取和从数组中删除对象。

这个锁创建在一个对象上。如果线程1从对象A获取了锁，其他线程就不能再获取这个对象的锁了，这些线程必须等待线程1执行完后，然后把锁返回给对象A。

最简单的方式获取对象A的锁的就是使用@synchronized(objA)，如下面Listing 6-7 的代码。

图6-6 显示了@synchronized在线程中是如何工作的。

你需要同时同步push和pop data这两个方法，因为如果你只锁住其中的一个方法，当你pop检查时，依然会存在风险，还有存储器push了很多数据，而你不没有按照你想要的方式获取到对象。为了防止这些，你需要使用lockObj同时锁住他们，这样在一个时间段就只有一个方法在运行。

你的代码是安全的，但是依然还有两个更重要的多线程属性需要讨论。