IOS 線程死鎖詳細介紹

2020-07-26 02:55:15

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供稿：網友

iOS線程死鎖

前言：

在chat view的開發過程中，添加了“混合標簽添加與顯示”，app出現發送圖片會出現卡死的情況，但過了大約30～40 second后會恢復正常。

問題分析：

因為沒有任何報錯與提示，只能根據表面現象慢慢分析，經過多次測試與觀察得出以下規律：

     （1）發送表情與文本不會發生該情況，只有發送圖片才會發生app界面卡死的情況。（主線程阻塞，與大文件上傳有關）
     （2）app卡死一定時間后會恢復正常，但時間不定，大約范圍在30～40 second。（主線程解除阻塞，與系統某些機制有關）
     （3）當界面中有gif圖時才會發生，界面中全是移動端本地圖片是能順利發送。（與gif下載有關）

根據上述現象，可以總結為：主線程阻塞，過后因通信通信失敗而阻塞解除。

因為與gif圖的下載有關，于是分析gif的下載實現，gif圖的下載由以下代碼實現。

NSData *gifImageData = [NSDatadataWithContentsOfURL:model.imageRemoteURL];
FLAnimatedImage *FLAImage = [FLAnimatedImageanimatedImageWithGIFData:gifImageData];

其中，關于NSData的靜態方法dataWithContentsOfURL的說明中有以下使用說明。

Important
Do not use this synchronous method to request network-based URLs. For network-based URLs, this method can block the current thread for tens of seconds on a slow network, resulting in a poor user experience, and in iOS, may cause your app to be terminated.

這里說明了要盡量避免使用dataWithContentsOfURL從網絡下載資源，因為它會阻塞當前線程，若下載的文件比較大而網絡又不好就會帶來很差的用戶體驗，對于iOS設備還可能引起app被迫終止。

雖然只需要把dataWithContentsOfURL放置到別的線程中實現，又或者使用NSURLConnect、NSURLSession中的異步請求方法也能解決問題，但本質上引起這問題是因為調用dataWithContentsOfURL時網絡環境差嗎？

明顯不是，因為測試環境是模擬器，模擬器的cpu、網絡通信是比真機要好的，只有GPU是不如真機。而且問題的出現規律是固定。

但dataWithContentsOfURL已經解析了為什么主線程阻塞，那么現在需要解析為什么會阻塞那么長的時間。

     CPU分析結果：

圖中的標記的那段是發生異常情況時的CPU的情況。從CPU圖上可以更加肯定線程是并沒有死掉的，而且進入了無法響應的狀態，因此可以判斷出發生線程死鎖的情況。

線程死鎖

死鎖的概念：

死鎖是進程死鎖的簡稱，是由Dijkstra于1965年研究銀行家算法時首先提出來的。它是計算機操作系統乃至并發程序設計中最難處理的問題之一。實際上，死鎖問題不僅在計算機系統中存在，在我們日常生活中它也廣泛存在。

我們先看看這樣一個生活中的例子：在一條河上有一座橋，橋面較窄，只能容納一輛汽車通過，無法讓兩輛汽車并行。如果有兩輛汽車A和B分別由橋的兩端駛上該橋，則對于A車來說，它走過橋面左面的一段路（即占有了橋的一部分資源），要想過橋還須等待B車讓出右邊的橋面，此時A車不能前進；對于B車來說，它走過橋面右邊的一段路（即占有了橋的一部分資源），要想過橋還須等待A車讓出左邊的橋面，此時B車也不能前進。兩邊的車都不倒車，結果造成互相等待對方讓出橋面，但是誰也不讓路，就會無休止地等下去。這種現象就是死鎖。如果把汽車比做進程，橋面作為資源，那麼上述問題就描述為：進程A占有資源R1，等待進程B占有的資源Rr；進程B占有資源Rr，等待進程A占有的資源R1。而且資源R1和Rr只允許一個進程占用，即：不允許兩個進程同時占用。結果，兩個進程都不能繼續執行，若不采取其它措施，這種循環等待狀況會無限期持續下去，就發生了進程死鎖。

上圖是一張描述一個簡單的死鎖模型的圖，首先Thread1鎖定占有資源Y，Thread2鎖定占有資源X，但同時相互向對方請求資源，因此都無法釋放自身資源去訪問下一個資源，結果兩個線程相互阻塞。

死鎖的四個充分必要條件

從以上分析可見，如果在計算機系統中同時具備下面四個必要條件時，那麼會發生死鎖。換句話說，只要下面四個條件有一個不具備，系統就不會出現死鎖。

〈1〉互斥條件。即某個資源在一段時間內只能由一個進程占有，不能同時被兩個或兩個以上的進程占有。這種獨占資源如CD-ROM驅動器，打印機等等，必須在占有該資源的進程主動釋放它之后，其它進程才能占有該資源。這是由資源本身的屬性所決定的。如獨木橋就是一種獨占資源，兩方的人不能同時過橋。

〈2〉不可搶占條件。進程所獲得的資源在未使用完畢之前，資源申請者不能強行地從資源占有者手中奪取資源，而只能由該資源的占有者進程自行釋放。如過獨木橋的人不能強迫對方后退，也不能非法地將對方推下橋，必須是橋上的人自己過橋后空出橋面（即主動釋放占有資源），對方的人才能過橋。

〈3〉占有且申請條件。進程至少已經占有一個資源，但又申請新的資源；由于該資源已被另外進程占有，此時該進程阻塞；但是，它在等待新資源之時，仍繼續占用已占有的資源。還以過獨木橋為例，甲乙兩人在橋上相遇。甲走過一段橋面（即占有了一些資源），還需要走其余的橋面（申請新的資源），但那部分橋面被乙占有（乙走過一段橋面）。甲過不去，前進不能，又不后退；乙也處于同樣的狀況。

〈4〉循環等待條件。存在一個進程等待序列{P1，P2，...，Pn}，其中P1等待P2所占有的某一資源，P2等待P3所占有的某一源，......，而Pn等待P1所占有的的某一資源，形成一個進程循環等待環。就像前面的過獨木橋問題，甲等待乙占有的橋面，而乙又等待甲占有的橋面，從而彼此循環等待。

上面我們提到的這四個條件在死鎖時會同時發生。也就是說，只要有一個必要條件不滿足，則死鎖就可以排除。

項目中死鎖的形成與解決

根據以上理論，以及斷點調試，可以分析得項目的形成，如下圖所描述。