objective-c - 原始值类型属性的线程安全 - Objective C

Question

问题

我正在从事一个项目，我担心对象属性的线程安全性。我知道当属性是一个对象时，例如 NSString，我可能会遇到多个线程同时读取和写入的情况。在这种情况下，您可能会收到损坏的读取信息，并且应用程序将崩溃或导致数据损坏。

我的问题是原始值类型属性，例如 BOOL 或 NSInteger。我想知道我是否会遇到类似的情况，即在从多个线程读取和写入时读取损坏的值(并且应用程序会崩溃)？无论哪种情况，我都想知道为什么。

澄清 - 1/13/17

我最感兴趣的是原始值类型属性是否因多个线程同时访问它而不是像 NSMutableString、自定义创建的对象等对象那样容易崩溃。此外，如果有差异相对于多线程而言，在堆栈和堆上访问内存时。

澄清 - 12/1/17

感谢@Rob 指出我的答案:stackoverflow.com/a/34386935/1271826 ! This answer 有一个很好的例子，它表明根据您所使用的体系结构类型(32 位与 64 位)，您在使用原始属性时可能会得到未定义的结果。

虽然这是回答我的问题的重要一步，但我仍然想知道两件事:

• 在访问堆栈和堆上的原始值属性时是否存在多线程差异(如我之前的说明中所述)？
• 如果您将程序限制在一种架构上运行，您是否仍会发现自己在访问原始值属性时处于不设防状态？为什么？

我应该注意到，为了回答这个问题，这里有很多关于原子与非原子的对话。虽然这通常是一个重要的概念，但这个问题与通过使用原子属性修饰符或任何其他线程安全方法(例如使用 GCD)来防止未定义的多线程行为无关。

Answer 1

如果您的原始值类型属性是 atomic，那么您可以确信它不会被破坏，因为您从一个线程读取它同时从另一个线程设置它(只要您只使用访问器方法，而不是直接与支持 ivar 交互)。这就是 atomic 的全部目的。而且，正如您所建议的，这仅适用于基本数据类型(或既不可变又无状态的对象)。但在这些狭窄的情况下，atomic 可能很有用。

话虽如此，但这与得出该应用程序是线程安全的结论相去甚远。它只向您保证对该属性的访问是线程安全的。但通常必须在更广泛的上下文中考虑线程安全。 (我知道你向我们保证这里不是这种情况，但我为 future 的读者限定了这一点，他们很快就得出了 atomic 足以实现线程安全的结论。但通常情况下并非如此。 )

例如，如果您的 NSInteger 属性是“此缓存对象中有多少项”，那么 NSInteger 不仅必须具有其访问权限 synchronized ，但它也必须与缓存对象的所有交互同步(例如，“将项目添加到缓存”和“从缓存中删除项目”任务)。而且，在这些情况下，由于您将以某种方式同步与这个更广泛对象的所有交互(例如，使用 GCD 队列、锁、@synchronized 指令，等等)，使得 NSInteger属性 atomic 然后变得多余，因此效率会适度降低。

最重要的是，在有限的情况下，atomic 可以为基本数据类型提供线程安全性，但在更广泛的上下文中通常是不够的。

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您稍后会说您不关心竞争条件。不管它的值(value)如何，Apple 认为不存在所谓的良性竞争。观看 WWDC 2016 视频 Thread Sanitizer and Static Analysis (大约 14:40 进入)。

无论如何，您建议您只关心值是否会损坏或应用程序是否会崩溃:

I am wondering if I can get into a similar situation where I read a corrupt value when reading and writing from multiple threads (and the app will crash)?

最重要的是，如果您在从一个线程读取数据的同时对另一个线程进行修改，则行为是未定义的。它可能会有所不同。建议您避免这种情况。

在实践中，它是目标架构的一个功能。例如，对于 32 位 x86 目标上的 64 位类型(例如 long long)，您可以轻松检索损坏的值，其中设置了 64 位值的一半，而另一半未设置. (例如，参见 https://stackoverflow.com/a/34386935/1271826。)在处理基本类型时，这只会导致无意义的无效数值。对于指向对象的指针，这显然会产生灾难性的影响。

但是，即使您处于没有出现任何问题的环境中，这种避开同步以实现线程安全的方法也非常脆弱。当在新的、意想不到的硬件架构上运行或在不同的配置下编译时，它很容易崩溃。我鼓励您观看 Thread Sanitizer and Static Analysis视频了解更多信息。