swift - 使用 os_unfair_lock_lock 进行 Swift 访问竞赛

Question

我制作了一个自定义属性包装器，它提供了一种使用os_unfair_lock. 在启用 TSAN 的情况下测试我的包装器后，在获取锁时报告了访问竞争错误os_unfair_lock_lock（如下图所示）

不知何故，被认为是线程安全的锁定结构被 TSAN 报告为不是这样。这里发生了什么？

Answer 1

一种替代（可能更直接）的自我回答方法是直接在 Swift 中堆分配锁，而不是桥接到 Objective-C 来做这件事。Objective-C 方法通过从不同的语言调用具有不同语义的锁函数来避免这个问题——C 和 Objective-C 不会移动或墓碑值类型通过 inout 引用传递给函数；但是你也可以通过完全不使用 inout 引用来避免纯 Swift 中的问题：

let lock = UnsafeMutablePointer<os_unfair_lock>.allocate(capacity: 1)
lock.initialize(to: .init())

// later:

os_unfair_lock_lock(lock)
defer { os_unfair_lock_unlock(lock) }

堆分配允许您将指针直接传递给函数，并且指针在 Swift 中是引用类型——虽然 Swift 可以移动指针值本身，但它引用的内存将保持不变（并且有效）。

如果你走这条路，当你想拆除锁时，不要忘记取消初始化和释放内存：

lock.deinitialize(count: 1)
lock.deallocate()

---

如果你愿意，你可以UnfairLock在 Swift 中创建一个类似的界面，包括你自己的功能mutexExecute：

typealias UnfairLock = UnsafeMutablePointer<os_unfair_lock>

extension UnfairLock {
    static func createLock() -> UnfairLock {
        let l = UnfairLock.allocate(capacity: 1)
        l.initialize(to: .init())
        return l
    }

    static func destructLock(_ lock: UnfairLock) {
        lock.deinitialize(count: 1)
        lock.deallocate()
    }

    func whileLocked<T>(_ action: () throws -> T) rethrows -> T {
        os_unfair_lock_lock(self)
        defer { os_unfair_lock_unlock(self) }
        return try action()
    }
}

用法：

init() {
    lock = UnfairLock.createLock()
}

deinit {
    UnfairLock.destructLock(lock)
}

func performThing() -> Foo {
    return lock.whileLocked {
        // some operation that returns a Foo
    }
}

Answer 2

根据 WWDC 2016 演讲“在 Swift 3 中使用 GCD 进行并发编程”，演讲者在 18:07 左右表示：

传统上，您会使用锁。而在 Swift 中，由于您拥有整个 Darwin 模块，您实际上会看到基于结构的传统 C 锁。然而[强调]，Swift 假设任何结构体都可以移动，而这不适用于互斥体或锁。

解决方案是连接到 Objective-C 并创建一个将 包装os_unfair_lock为 ivar 的类：

如果你想要一些更小并且看起来像 C 中的锁的东西，那么你必须调用 Objective-C 并在 Objective-C 中引入一个基类，将你的锁作为 ivar

在这种情况下，类似

不公平锁.h

#ifndef UnfairLock_h
#define UnfairLock_h

@import Foundation;
@import os;

@interface UnfairLock : NSObject

-(void)unfairlyAcquire;
-(void)unlock;

@end


#endif /* UnfairLock_h */

不公平锁.m

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "UnfairLock.h"

@implementation UnfairLock {
    os_unfair_lock _lock;
}

-(instancetype)init {
    self = [super init];
    
    if (self) {
        _lock = OS_UNFAIR_LOCK_INIT;
    }
    
    return self;
}


-(void)unfairlyAcquire {
    os_unfair_lock_lock(&_lock);
}

-(void)unlock {
    os_unfair_lock_unlock(&_lock);
}

@end