我们如何快速使“静态”变量线程安全？

Question

class MyClass {
     static var name: String = "Hello"
}

swift 中的静态变量默认不是线程安全的。如果我想让它们成为线程安全的，我该如何实现呢？

Answer 1

static 变量的初始化是线程安全的。但是，如果对象本身不是线程安全的，则必须从多个线程同步您与它的交互（就像您必须与任何非线程安全的对象一样，无论static 与否）。

至少，您可以使您的公开属性成为同步访问某些私有属性的计算属性。例如：

class MyClass {
    private static let lock = NSLock()
    private static var _name: String = "Hello"

    static var name: String {
        get { lock.withCriticalSection { _name } }
        set { lock.withCriticalSection { _name = newValue } }
    }
}

在哪里

extension NSLocking {
    func withCriticalSection<T>(block: () throws -> T) rethrows -> T {
        lock()
        defer { unlock() }
        return try block()
    }
}

或者您也可以使用 GCD 串行队列、读写器或各种其他机制进行同步。不过，基本的想法是一样的。

话虽如此，但值得注意的是，这种属性访问器同步对于可变类型来说是不够的。需要更高级别的同步。

考虑：

let group = DispatchGroup()

DispatchQueue.global().async(group: group) {
    for _ in 0 ..< 100_000 {
        MyClass.name += "x"
    }
}

DispatchQueue.global().async(group: group) {
    for _ in 0 ..< 100_000 {
        MyClass.name += "y"
    }
}

group.notify(queue: .main) {
    print(MyClass.name.count)
}

你会认为因为我们有线程安全的访问器，所以一切都很好。但事实并非如此。这不会将 200,000 个字符添加到 name。您必须执行以下操作：

class MyClass {
    private static let lock = NSLock()
    private static var _name: String = ""

    static var name: String {
        get { lock.withCriticalSection { _name } }
    }

    static func appendString(_ string: String) {
        lock.withCriticalSection {
            _name += string
        }
    }
}

然后以下工作：

let group = DispatchGroup()

DispatchQueue.global().async(group: group) {
    for _ in 0 ..< 100_000 {
        MyClass.appendString("x")
    }
}

DispatchQueue.global().async(group: group) {
    for _ in 0 ..< 100_000 {
        MyClass.appendString("y")
    }
}

group.notify(queue: .main) {
    print(MyClass.name.count)
}

另一个经典示例是您有两个相互关联的属性，例如，可能是firstName 和lastName。您不能只使这两个属性中的每一个都是线程安全的，而是需要使更新这两个属性的单个任务成为线程安全的。

这些都是愚蠢的例子，但说明有时需要更高级别的抽象。但对于简单的应用程序，同步计算属性的访问器方法可能就足够了。

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澄清一点，虽然静态变量（如全局变量）是延迟实例化的，但带有 lazy 限定符的标准存储属性不是线程安全的。正如The Swift Programming Language: Properties 警告我们的那样：

如果一个带有lazy修饰符的属性被多个线程同时访问，并且该属性尚未初始化，则不能保证该属性只会被初始化一次。