iOS - NSCache 如何确保线程安全

Question

我想实现一个线程安全的MutableDataContainer. 当然，我可以简单的加一个锁来进行读写操作，但是在我的项目中，我需要经常读取数据，所以我不想使用这种方式。

有谁知道NSCache是如何实施的？

Answer 1

我不完全确定 NSCache 专门使用的锁定机制，但我建议特别是在 Apple 平台的现代开发中的 5 种解决方案之一，这可能是实现 NSCache 的方式之一。可能有 5 种以上，此列表并不详尽。我只是不包括更多，因为在我看来，我不相信 Apple 会使用此处未包括的方法。

以下所有方法都有效，但我将努力不让自己听起来对哪种方法更好（我们将看到结果如何）发表意见，因为这不是您的问题的真正含义。此外，关于这个主题有很多我不想煽风点火的意见。我将要讨论的是，基于这些方法和我对 Apple 的看法，就我认为 NSCache 的实现方式提供我的看法。

1. pthread 库的 pthread RW 锁。这是专为同步而设计的，并且具有锁可以提供的性能，而简单的互斥锁（RW 锁实际使用的是什么）所不能提供的性能。对于读取，您使用 获得锁pthread_rwlock_rdlock，而对于写入，您使用 获得锁pthread_rwlock_wrlock。在下面，这本质上是一个递归锁，并且在写入之前不应该实际阻止读取。这优化了更常见的读取路径，并安全地考虑了不太常见的写入路径。对于更不常见的读/写操作，您必须基本上将其提升为写入。使用 pthread 锁（或互斥锁）时，您可以根据自己的代码逻辑和内部明确定义的条件来优化您的锁，尽管我不会在这里讨论。

2. GCD 库的串行队列 - 使用串行队列时，可disaptch_sync用于读取和dispatch_async写入。这与优化公共路径的 pthread RW 锁不同，因为读取和写入都是串行的。尽管它确实依赖 GCD 来优化读取及其底层队列优化（例如 GCD 确定何时适当地阻塞dispatch_sync调用）。对于更不常见的读/写操作，您只需将其视为读取并使用dispatch_sync. 这也是，因为这种方法与之前的方法有一个重要区别，即虽然读取应该是快速的并且通过 GCD 进行优化，但它们仍然是串行的，在技术上仍然相互阻塞。

3. GCD 库的并发队列 - 在使用并发队列时，您可以dispatch_sync用于读取和dispatch_barrier_async写入。对于读/写的特殊情况，dispatch_barrier_sync几乎是专门为此目的而制作的。在这个世界上，读取永远不会相互阻塞，并且在遇到屏障之前根本不会阻塞，屏障是为写和读/写保留的。这种方法还依赖于 GCD 来优化读取，但是通过使用并发队列，您将选择退出串行读取。因此，基本上由您来控制必须串行的事物，并在这些操作需要时使用屏障。

4. Foundation 框架NSLock- 这是Foundation 框架的经典构造。尽管它的原始实现可能有所不同，但最近我查看了它的内部构造，在我测试过的所有情况下，它本质上是一个围绕相应 pthread 实现的 Objective-C 包装器。

5. Objective-C's @synchronized()- 这是一个内置的 Objective-C 函数/关键字，提供锁定和异常处理。它的底层本质上是一个带有异常处理程序的 NSLock。使用它时，它用于读取和写入。在内部，它们被同等对待，因此没有针对另一个进行优化。您的锁与您传递给@synchronized(obj)函数的对象相关联。因此，本质上，您正在锁定对该对象的访问，而不管它在相应的“@synchronized() {}”块中如何使用或改变。

每种方法都有更多的细节和注意事项，但如果我是一个赌徒（我不是），并且基于我将在此之后进行的一些事情，我会说 Apple 正在使用方法 #3 来处理 NSCache .

原因 1：Apple 关注性能，尤其是 Foundation。自 GCD 成立以来，他们就对其进行了大量投资，并将继续对其进行投资。创建 GCD 的大部分原因是基于在不牺牲性能的情况下尽可能多地删除样板。我想说的是，Apple 可能正在对他们在 Foundation 内部的一些地方提出的建议进行狗食，而 NSCache 可能就是其中之一。

原因2：有点“原因1继续”，最近有更多的证据表明苹果在GCD上的投资和在.js上的投资不足@synchonized()，这在Swift中可以看到。GCD 是 Swift 中首选的同步方法。