atomic的实现机制

什么是自旋锁呢？

锁用于解决线程争夺资源的问题，一般分为两种，自旋锁(spin)和互斥锁(mutex)。

互斥锁可以解释为线程获取锁，发现锁被占用，就向系统申请锁空闲时唤醒他并立刻休眠。

自旋锁比较简单，当线程发现锁被占用时，会不断循环判断锁的状态，直到获取。

原子操作的颗粒度最小，只限于读写，对于性能的要求很高，如果使用了互斥锁势必在切换线程上耗费大量资源。相比之下，由于读写操作耗时比较小，能够在一个时间片内完成，自旋更适合这个场景。

自旋锁的坑

但是iOS 10之后，苹果因为一个巨大的缺陷弃用了 OSSpinLock 改为新的 os_unfair_lock。

新版 iOS 中，系统维护了 5 个不同的线程优先级/QoS: background，utility，default，user-initiated，user-interactive。高优先级线程始终会在低优先级线程前执行，一个线程不会受到比它更低优先级线程的干扰。这种线程调度算法会产生潜在的优先级反转问题，从而破坏了 spin lock。

描述引用自 ibireme 大神的文章。

我的理解是，当低优先级线程获取了锁，高优先级线程访问时陷入忙等状态，由于是循环调用，所以占用了系统调度资源，导致低优先级线程迟迟不能处理资源并释放锁，导致陷入死锁。

那为什么原子操作用的还是 spinlock_t 呢？

using spinlock_t = mutex_tt<LOCKDEBUG>;
using mutex_t = mutex_tt<LOCKDEBUG>;

class mutex_tt : nocopy_t {
    os_unfair_lock mLock; //处理了优先级的互斥锁
    void lock() {
        lockdebug_mutex_lock(this);
        os_unfair_lock_lock_with_options_inline
            (&mLock, OS_UNFAIR_LOCK_DATA_SYNCHRONIZATION);
    }
    void unlock() {
        lockdebug_mutex_unlock(this);
        os_unfair_lock_unlock_inline(&mLock);
    }
}

差点被苹果骗了！原来系统中自旋锁已经全部改为互斥锁实现了，只是名称一直没有更改。

https://www.cnblogs.com/vanch/p/10192002.html

atomic作用：多线程下将属性设置为atomic可以保证读取数据的一致性。因为他将保证数据只能被一个线程占用，也就是说一个线程对属性进行写操作时，会使用自旋锁锁住该属性。不允许其他的线程对其进行读取操作了。
但是它有一个很大的缺点：因为它要使用自旋锁锁住该属性，因此它会消耗更多的资源，性能会很低。要比nonatomic慢20倍。

内部实现：property 的 atomic 是采用 spinlock_t (自旋锁)实现的。
// getter方法

id objc_getProperty(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, BOOL atomic) 
{
    // ...
    if (!atomic) return *slot;

    // Atomic retain release world
    spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
    slotlock.lock();
    id value = objc_retain(*slot);
    slotlock.unlock();
    // ...
}

//setter方法

// setter
static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{
    // ...
    if (!atomic) 
{
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;
    } 
else 
{
        spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
        slotlock.lock();
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;        
        slotlock.unlock();
    }
    // ...
}

小结

简而言之，atomic的作用只是给getter和setter加了个锁，atomic只能保证代码进入getter或者setter函数内部时是安全的，一旦出了getter和setter，多线程安全只能靠程序员自己保障了。所以atomic属性和使用property的多线程安全并没什么直接的联系。另外，atomic由于加锁也会带来一些性能损耗，所以我们在编写iOS代码的时候，一般声明property为nonatomic，在需要做多线程安全的场景，自己去额外加锁做同步。

作者：CharmecarWang
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来源：简书
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