iOS面试题与核心基础之线程同步篇

在多线程编程中，线程同步是确保数据一致性和避免竞态条件的关键。下面我们将探讨iOS开发中常用的线程同步机制，包括锁、串行队列、信号量和@synchronized。
一、锁
锁是线程同步的基本机制之一，用于防止多个线程同时访问共享资源。在iOS开发中，常见的锁实现包括互斥锁（Mutex）和自旋锁（Spinlock）。

1. 互斥锁（Mutex）
   互斥锁用于保护共享资源的访问。当一个线程拥有互斥锁时，其他线程必须等待该锁被释放后才能访问共享资源。在Objective-C中，可以使用pthread库提供的互斥锁，例如pthread_mutex_t类型。使用互斥锁时需要注意死锁问题，确保合理地释放锁。
2. 自旋锁（Spinlock）
   自旋锁是一种特殊的互斥锁，当线程试图获取锁失败时会一直循环等待，直到获得锁为止。自旋锁适用于短时间内等待的场景，可以减少CPU资源的浪费。在iOS开发中，可以使用dispatch_semaphore_t类型来实现自旋锁。
   二、串行队列
   串行队列是GCD（Grand Central Dispatch）中的一个特性，用于确保多个操作按照顺序执行。每个串行队列都有一个与之关联的线程，在该线程上按顺序执行队列中的操作。串行队列可以避免多线程同时访问共享资源的问题，提高程序的稳定性和性能。
   在Objective-C中，可以使用dispatch_queue_t类型来表示串行队列。例如，dispatch_queue_create()函数可以创建一个新的串行队列，而dispatch_barrier_async()函数可以将一个操作异步地添加到串行队列中，并确保在该操作之前的所有操作完成后才会执行该操作。
   三、信号量
   信号量是一种计数器，用于控制同时访问共享资源的线程数量。信号量的值表示当前可用的资源数量，当一个线程访问完共享资源后，信号量的值会增加；当另一个线程试图访问共享资源时，信号量的值会减少，如果信号量的值为0，则该线程需要等待直到其他线程释放资源。
   在Objective-C中，可以使用dispatch_semaphore_t类型来实现信号量。例如，dispatch_semaphore_create()函数可以创建一个新的信号量，而dispatch_semaphore_wait()和dispatch_semaphore_signal()函数可以分别减少和增加信号量的值。
   四、@synchronized
   @synchronized是Objective-C中的一个关键字，用于在某个对象上加锁，以确保同一时间只有一个线程访问某个代码块。当一个线程进入@synchronized代码块时，会获取该对象的锁；其他线程在该对象上加锁时会被阻塞，直到第一个线程释放锁。
   @synchronized的使用可以避免多线程同时访问某个代码块的问题，但需要注意死锁问题。当多个线程相互等待对方释放锁时，会导致死锁发生。为了避免死锁，可以尽量减少锁定对象的范围和时间，并按照固定的顺序获取和释放锁。
   在实际应用中，选择合适的线程同步机制非常重要。对于需要保护共享资源的情况，可以使用互斥锁或自旋锁；对于需要按顺序执行多个操作的情况，可以使用串行队列；对于需要限制同时访问共享资源的线程数量的情况，可以使用信号量；对于需要在某个对象上加锁的情况，可以使用@synchronized关键字。在使用这些机制时，需要注意避免死锁和性能问题。