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关于atomic 是否是线程安全的问题

在 Objective - C 里,atomic 特性并不能保证对象是完全线程安全的,下面从其基本原理、部分线程安全场景以及局限性来详细说明:

先看一个例子

#import <Foundation/Foundation.h>@interface MyClass : NSObject
@property (atomic, assign) NSInteger count;
@end@implementation MyClass- (void)incrementCount {self.count = self.count + 1;
}@endint main(int argc, const char * argv[]) {@autoreleasepool {MyClass *myObject = [[MyClass alloc] init];dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.example.concurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);// 创建多个线程同时调用 incrementCount 方法for (int i = 0; i < 1000; i++) {dispatch_async(concurrentQueue, ^{[myObject incrementCount];});}// 等待所有任务完成dispatch_barrier_sync(concurrentQueue, ^{NSLog(@"Final count: %ld", (long)myObject.count);});}return 0;
}

多次执行结果

Final count: 996

Final count: 995

Final count: 991

Final count: 1000

Final count: 987

也就是说,结果是不确定,大概率不符合预期(≠1000),那么很显然多线程多操下,atomic并没有保证线程安全

咱们做如下修改,其他代码不变

@property (nonatomic, assign) NSInteger count;

多次执行结果

Final count: 561

Final count: 765

Final count: 567

Final count: 669

Final count: 720

比原来少了,也就是说atomic确实带来了一定的安全效果,只不过不完全保证

atomic 基本原理

atomic 是属性声明时的一个特性,使用 atomic 修饰的属性,在其生成的 settergetter 方法里会加锁,以此来保证同一时间只有一个线程能对该属性进行读写操作。例如下面的代码:

@interface MyClass : NSObject
@property (atomic, strong) NSString *myString;
@end@implementation MyClass
// 编译器自动生成的类似 setter 方法,伪代码示意
- (void)setMyString:(NSString *)myString {@synchronized(self) {_myString = myString;}
}// 编译器自动生成的类似 getter 方法,伪代码示意
- (NSString *)myString {@synchronized(self) {return _myString;}
}
@end

部分线程安全场景

在单纯的属性读写操作中,atomic 能够在一定程度上保证线程安全。比如多个线程同时对 myString 属性进行读写操作,由于 settergetter 方法加了锁,同一时间只会有一个线程执行读写操作,避免了数据竞争的问题。

atomic 的局限性

复合操作不安全atomic 只能保证单个属性的 settergetter 方法是线程安全的,对于复合操作无法保证线程安全。例如下面的代码:

@interface MyClass : NSObject
@property (atomic, assign) NSInteger count;
@end@implementation MyClass- (void)incrementCount {// 这是一个复合操作,先读再写self.count = self.count + 1; 
}@end

incrementCount 方法中,先读取 count 的值,然后加 1 再赋值回去。虽然 count 属性使用了 atomic 修饰,但其 settergetter 方法分别是线程安全的,但整个 incrementCount 操作不是原子的。在多线程环境下,可能会出现多个线程同时读取到相同的 count 值,然后各自加 1 再赋值回去,导致最终的 count 值不符合预期。

 对象的其他操作不安全atomic 仅针对属性的 settergetter 方法加锁,对于对象的其他操作(如调用对象的方法)并不能保证线程安全。例如:

@interface MyClass : NSObject
@property (atomic, strong) NSMutableArray *myArray;
@end@implementation MyClass- (void)addObjectToArray:(id)object {// 这里对 myArray 进行操作,不是 setter 和 getter 方法,atomic 无法保证安全[self.myArray addObject:object]; 
}@end

addObjectToArray 方法中,虽然 myArray 属性使用了 atomic 修饰,但对 myArray 调用 addObject: 方法时并没有加锁,多个线程同时调用该方法可能会导致数据不一致的问题。

综上所述,atomic 只是在属性的基本读写操作上提供了一定的线程安全保障,但不能保证对象在多线程环境下的完全线程安全。如果需要更全面的线程安全,还需要使用其他同步机制(如 @synchronizedNSLock 等)来保护复合操作和对象的其他操作。

atomic vs. 真正的线程安全

atomic@synchronizedGCD 串行队列NSLock
保证 setter/getter 线程安全
保证多个线程同时操作的安全性
推荐用于简单属性多个操作依赖同一数据并发任务处理多线程数据访问
性能较好稍差高效中等

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