多个@synchronized() 嵌套,没有意义也不会报错;是objc中提供的同步锁,支持递归。但是在swift中删除了,可以使用objc_sync替代。
读完本文你可以了解到synchronized的实现原理
我们今天重点讨论一下下面几个问题
- synchronized 的 obj 为 nil 会怎么样
- synchronized 会影响obj吗
- synchronized 和 pthread_mutex 以及objc_sync 的关系
我们验证一下嵌套
创建一个Person类,里面一个run方法
- (void)run {
@synchronized (self) {
NSLog(@"s1");
@synchronized (self) {
NSLog(@"s2");
}
}
}
执行之后发现都是正常打印
swift和OC分别实现方式
///objc
@synchronized(self) {
//action
}
///swift
objc_sync_enter(self)
//action
objc_sync_exit(self)
生成runtime代码查看底层实现
Person类改为如下内容
- (void)run {
@synchronized (self) {
NSLog(@"s1");
}
}
然后将Person转为C++代码 clang -x objective-c -rewrite-objc Person.m
打开Person.cpp文件找到以下c++的代码
static void _I_Person_run(Person * self, SEL _cmd) {
{ id _rethrow = 0; id _sync_obj = (id)self; objc_sync_enter(_sync_obj);
try {
struct _SYNC_EXIT { _SYNC_EXIT(id arg) : sync_exit(arg) {}
~_SYNC_EXIT() {objc_sync_exit(sync_exit);}
id sync_exit;
} _sync_exit(_sync_obj);
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_1m_kzn6dnx501b1x94s5bwpxjrw0000gn_T_Person_e7a30b_mi_0);
{ id _rethrow = 0; id _sync_obj = (id)self; objc_sync_enter(_sync_obj);
try {
struct _SYNC_EXIT { _SYNC_EXIT(id arg) : sync_exit(arg) {}
~_SYNC_EXIT() {objc_sync_exit(sync_exit);}
id sync_exit;
} _sync_exit(_sync_obj);
NSLog((NSString *)&__NSConstantStringImpl__var_folders_1m_kzn6dnx501b1x94s5bwpxjrw0000gn_T_Person_e7a30b_mi_1);
} catch (id e) {_rethrow = e;}
{ struct _FIN { _FIN(id reth) : rethrow(reth) {}
~_FIN() { if (rethrow) objc_exception_throw(rethrow); }
id rethrow;
} _fin_force_rethow(_rethrow);}
}
} catch (id e) {_rethrow = e;}
{ struct _FIN { _FIN(id reth) : rethrow(reth) {}
~_FIN() { if (rethrow) objc_exception_throw(rethrow); }
id rethrow;
} _fin_force_rethow(_rethrow);}
}
}
synchronized调用了try catch,内部调用了objc_sync_enter和objc_sync_exit。这两个函数又是如何实现的呢?
objc_sync_enter & objc_sync_exit
我们翻阅objc4源码,在objc-sync.mm文件中,找到了具体实现
// Begin synchronizing on 'obj'.
// Allocates recursive mutex associated with 'obj' if needed.
// Returns OBJC_SYNC_SUCCESS once lock is acquired.
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;
}
// End synchronizing on 'obj'.
// Returns OBJC_SYNC_SUCCESS or OBJC_SYNC_NOT_OWNING_THREAD_ERROR
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;
}
仔细看objc_sync_enter这段源码和注释,很清楚描述了这个函数的作用: 1.在obj上开始同步锁 2.obj为nil,加锁不会成功 3.obj不是nil,初始化递归互斥锁(recursive mutex),并关联obj
objc_sync_enter的加锁方式
从底层源码我们看到加锁方式是先获取obj关联的同步数据SyncData,然后加锁
SyncData同步数据是什么?
//objc-sync.mm
typedef struct SyncData {
//下一条同步数据
struct SyncData* nextData;
//锁的对象
DisguisedPtr<objc_object> object;
//等待的线程数量
int32_t threadCount; // number of THREADS using this block
//互斥递归锁
recursive_mutex_t mutex;
} SyncData;
SyncData是一个结构体,类似链表
nextData:SyncData的指针节点,指向下一条数据 object:锁住的对象 threadCount:等待的线程数量 mutex:使用的递归互斥锁
递归互斥锁recursive_mutex_t具体实现
recursive_mutex_t是基于pthread_mutex_t的封装。打开objc-os.h找到具体实现
//objc-os.h
using recursive_mutex_t = recursive_mutex_tt<DEBUG>;
class recursive_mutex_tt : nocopy_t {
pthread_mutex_t mLock;
public:
recursive_mutex_tt() : mLock(PTHREAD_RECURSIVE_MUTEX_INITIALIZER) { }
void lock() {
lockdebug_recursive_mutex_lock(this);
int err = pthread_mutex_lock(&mLock);
if (err) _objc_fatal("pthread_mutex_lock failed (%d)", err);
}
//这里省略......
}
synchronized的原理
内部为每一个obj分配一把recursive_mutex递归互斥锁。 针对每个obj,通过这个recursive_mutex递归互斥锁进行加锁、解锁
内部是如何管理obj和recursive_mutex的
这里就不一一深究了,有兴趣的可以继续看源码
结论
-
synchronized 的 obj 为 nil 怎么办? 加锁操作无效。
-
synchronized 会对 obj 做什么操作吗? 会为obj生成递归自旋锁,并建立关联,生成 SyncData,存储在当前线程的缓存里或者全局哈希表里。
-
synchronized 和 pthread_mutex 有什么关系? SyncData里的递归互斥锁,使用 pthread_mutex 实现的。
-
synchronized 和 objc_sync 有什么关系? synchronized 底层调用了 objc_sync_enter() 和 objc_sync_exit()
本文作者:自如大前端研发中心-李长鸿
今天的文章iOS @synchronized() 底层原理探索分享到此就结束了,感谢您的阅读。
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