在 Objective-C 中 @synchronized 如何锁定/解锁？

Question

@synchronized 不使用“锁定”和“解锁”来实现互斥吗？那么它是如何锁定/解锁的呢？

以下程序的输出只有“Hello World”。

@interface MyLock: NSLock<NSLocking>
@end

@implementation MyLock

- (id)init {
    return [super init];
}

- (void)lock {
    NSLog(@"before lock");
    [super lock];
    NSLog(@"after lock");
}

- (void)unlock {
    NSLog(@"before unlock");
    [super unlock];
    NSLog(@"after unlock");
}

@end


int main (int argc, const char * argv[]) {
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    MyLock *lock = [[MyLock new] autorelease];
    @synchronized(lock) {
        NSLog(@"Hello World");
    }

    [pool drain];
}

Answer 1

Objective-C 语言级别的同步使用互斥锁，就像NSLock 一样。语义上存在一些小的技术差异，但将它们视为在一个通用（更原始）实体之上实现的两个独立接口基本上是正确的。

特别是对于NSLock，您有一个显式锁，而对于@synchronized，您有一个与您用于同步的对象关联的隐式锁。语言级锁定的好处是编译器可以理解它，因此它可以处理范围问题，但在机械上它们的行为基本相同。

您可以将@synchronized 视为编译器重写：

- (NSString *)myString {
  @synchronized(self) {
    return [[myString retain] autorelease];
  }
}

转化为：

- (NSString *)myString {
  NSString *retval = nil;
  pthread_mutex_t *self_mutex = LOOK_UP_MUTEX(self);
  pthread_mutex_lock(self_mutex);
  retval = [[myString retain] autorelease];
  pthread_mutex_unlock(self_mutex);
  return retval;
}

这并不完全正确，因为实际的转换更复杂并使用递归锁，但它应该明白这一点。

Answer 2

在 Objective-C 中，@synchronized 块会自动为您处理锁定和解锁（以及可能的异常）。运行时本质上会动态生成一个与您正在同步的对象相关联的 NSRecursiveLock。 This Apple documentation 更详细地解释了它。这就是为什么您看不到来自 NSLock 子类的日志消息的原因——您同步的对象可以是任何东西，而不仅仅是 NSLock。

基本上，@synchronized (...) 是一种简化代码的便捷构造。与大多数简化抽象一样，它具有相关的开销（将其视为隐藏成本），很高兴意识到这一点，但无论如何使用此类构造时，原始性能可能不是最高目标。

Answer 3

其实

{
  @synchronized(self) {
    return [[myString retain] autorelease];
  }
}

直接转化为：

// needs #import <objc/objc-sync.h>
{
  objc_sync_enter(self)
    id retVal = [[myString retain] autorelease];
  objc_sync_exit(self);
  return retVal;
}

此 API 自 iOS 2.0 起可用，并使用...导入

#import <objc/objc-sync.h>

Answer 4

Apple 的@synchronized 实现是开源的，可以在here 找到。 Mike ash 写了两篇关于这个主题的非常有趣的帖子：

• Locks, Thread Safety, and Swift
• Let's Build @synchronized

简而言之，它有一个表，将对象指针（使用它们的内存地址作为键）映射到pthread_mutex_t 锁，这些锁根据需要被锁定和解锁。

Answer 5

它只是将一个信号量与每个对象相关联，并使用它。