iOS开发进阶（六）：Xcode14 使用信号量造成线程优先级反转问题修复

No Silver Bullet2024-01-14 18:22

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一、前言

应用Xcode 14.1进行项目编译时，遇到以下错误提示，导致APP线程暂停。

rust 复制代码 
Thread running at QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE waiting on a lower QoS thread running at QOS_CLASS_DEFAULT. Investigate ways to avoid priority inversions

以上问题是由于iOS信号量造成线程优先级反转，在并发队列使用信号量会可能会造成线程优先级反转。

经过查询资料，发现是在XCode14上增加了工具，比如 ：

Thread Performance Checker （XCode14 上默认开启的），这个工具会让APP在运行的时候，发现有例如线程优先级反转和非UI工作在主线程上运行等问题的时候，就会在XCode问题导航栏中提示该卡顿风险警告，可以帮助我们在开发初期就能发现并解决隐含的卡顿风险问题；这个不是崩溃，如果不想要，可以在 "Product -> Scheme - > Edit Scheme 的 Diagnostics 中去掉 Thread Performance Checker勾选"。

XCode14还有其他一些新增加的工具类，可参考 iOS卡顿检测。

二、关于线程优先级反转

优先级反转（Poiority Inversion） 指高优先级任务需要等待低优先级任务执行完成才能继续执行，这种情况下优先级被反转了。

举例：有三个线程分别为：A、B、C。优先级A > B > C，线程A和B处于挂起状态，等待某一事件发生，线程C正在运行，此时任务C开始使用共享资源Source。在使用Source时，线程A等待事件到来，线程A转为就绪态，因为线程A优先级比线程C高，所以线程A会立即执行。当线程A要使用共享资源Source时，由于共享资源Source正在被线程C使用，因此线程A被挂起，线程C开始运行。如果此时中等优先级线程B等待事件到来，则线程B转为就绪态。由于线程B优先级比线程C高，因此线程B开始运行，直到其运行完毕，线程C才开始运行。直到线程C释放共享资源Source后，线程A才得以执行。在这种情况下，优先级发生了翻转，线程B先于线程A运行。

三、优先级反转会造成什么后果

低优先级的任务比高优先级的任务先执行，导致任务的错乱，逻辑错乱；

可能造成系统崩溃；

死锁；优先级低的线程迟迟得不到调度，具有高优先级的线程不能执行，死锁；

四、怎么避免线程优先级反转

如果当前线程因等待某线程上正在进行的 操作如（block1）而受阻，而系统知道block1的所在的目标线程，系统会通过提高相关线程的优先级来解决优先级反转的问题 （如线程A在尝试获取共享资源而被挂起的期间内，将线程C的优先级提升到同线程A的优先级，等线程C处理结束，降回原优先级，这样能防止C被B抢占）。如果不知道block1所在的目标线程，则无法知道应该提高谁的优先级，也就无法解决反转的问题，如信号量。

五、使用信号量可能会造成线程优先级反转，且无法避免

QoS （Quality of Service），用来指示某任务或者队列的运行优先级；

  1. 记录了持有者的api都可以自动避免优先级反转，系统会通过提高相关线程的优先级来解决优先级反转问题，如 dispatch_sync, 如果系统不知道持有者所在的线程，则无法知道应该提高谁的优先级，也就无法解决反转问题。

  2. 慎用dispatch_semaphore 做线程同步。dispatch_semaphore 容易造成优先级反转，因为api没有记录是哪个线程持有了信号量，所以有高优先级的线程在等待锁的时候，内核无法知道该提高那个线程的优先级（QoS）；

  3. dispatch_semaphore 不能避免优先级反转的原因：在调用dispatch_semaphore_wait() 的时候，系统不知道哪个线程会调用 dispatch_semaphore_signal()方法，系统无法知道owner信息，无法调整优先级。dispatch_group 和semaphore类似，在调用enter()方法的时候，无法预知谁会leave()，所以系统也不知道owner信息。

六、延伸阅读：iOS | Xcode中快速打开终端

在 AndroidStudio、Goland 等 JetBrains IDEA 一系的代码编辑器中，界面底部有一个 Terminal 选项卡。打开选项卡会创建一个 Terminal，并自动切换到当前项目的根目录下，然后我们就可以在此快速的执行一些命令操作。如下图：

然而，用于 iOS 开发的 Xcode 中并没有该选项卡，这就很不方便了。接下来讲解如何手动为 Xcode 配置一个 Terminal 的快捷入口。

6.1 .sh绑定

步骤1：新建 xcode-terminal.sh 脚本文件

切换到任意目录，然后新建一个 xcode-terminal.sh 的脚本文件，并编辑其内容。

脚本内容如下：

powershell 复制代码 
#!/bin/sh

if [ -n "$XcodeProjectPath" ]; then	
  open -a Terminal "$XcodeProjectPath"/..
else
  open -a Terminal "$XcodeWorkspacePath"/..
fi

另外，.sh 前面的文件名称可以自定义，但是下面步骤2中修改权限时，名称必须一致。

步骤2：修改文件执行权限

打开终端，并在其中执行如下命令：

powershell 复制代码 
chmod +x 路径名/.sh文件名

如: chmod +x xcode-terminal.sh

步骤3：脚本命令添加到 Xcode 中

依次打开 ： Xcode menu > Behaviors > Edit Behaviors...,

然后点击下图左下角的 + :

然后输入自定义的 Behavior 名称（对应上图中的 2），并指定一个快捷键（对应上图中的3）。

然后勾选上图右侧的 Run（对应上图中的4）, 并双击 Run 右侧的下拉框（对应上图中的 5 ），指定该 Behavior 对应的脚本文件------也就是刚才创建的 xcode-terminal.sh。

至此，配置完成。在 Xcode 编辑器中，按下自定义的快捷键就可以调出终端了。

6.2 执行 pod install 脚本

脚本内容如下：

powershell 复制代码 
#!/bin/sh
# 改脚本用于Xcode 执行快捷键执行 pod install 

path=""
if [ -n "$XcodeProjectPath" ]; then
    path=$XcodeProjectPath
else
    path=$XcodeWorkspacePath	
fi
# 执行 AppleScript 打开 Terminal 进行 podinstall
osascript <<EOF
    tell application "Terminal"
        activate
        do script with command "cd \"$path\"/..;pod install"
    end tell
EOF

总结

任意需求都可以通过脚本实现，然后可以将其关联到 Xcode 的 behavious 中，并为其关联快捷键。

七、延伸阅读：Undefined symbol: _rebind_symbols || symbol(s) not found for architecture arm64

xcode 14 给出如下错误提示信息：

java 复制代码 
Undefined symbols for architecture arm64:
  "_rebind_symbols", referenced from:
      ___32+[RCTReconnectingWebSocket load]_block_invoke in libReact-RCTWebSocket.a(RCTReconnectingWebSocket.o)
ld: symbol(s) not found for architecture arm64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

解决方案：

  1. 清理Xcode缓存
shell 复制代码 
rm -rf ~/Library/Developer/Xcode/DerivedData/

2）清理CocoaPods缓存

切换到项目ios目录下，执行以下命令。

shell 复制代码 
rm -rf "${HOME}/Library/Caches/CocoaPods" 
rm -rf "`pwd`/Pods/" 
pod update

若执行 pod update 命令报错，则执行以下命令：

shell 复制代码 
cd ..
pod install --project-directory=ios
  1. 最后将Build Active Architectures Only 设置为NO。

八、延伸阅读： 2 duplicate symbols for architecture arm64

编译阶段，错误提示信息如下：

swift 复制代码 
duplicate symbol '_OBJC_CLASS_$_Orientation' in:
    /Users/ccms-m-03/Library/Developer/Xcode/DerivedData/mrcs-erictiduzoziyxgpkngocqfejvjq/Build/Intermediates.noindex/mrcs.build/Debug-iphoneos/mrcs.build/Objects-normal/arm64/Orientation.o
    /Users/ccms-m-03/Library/Developer/Xcode/DerivedData/mrcs-erictiduzoziyxgpkngocqfejvjq/Build/Products/Debug-iphoneos/react-native-orientation/libreact-native-orientation.a(Orientation.o)
duplicate symbol '_OBJC_METACLASS_$_Orientation' in:
    /Users/ccms-m-03/Library/Developer/Xcode/DerivedData/mrcs-erictiduzoziyxgpkngocqfejvjq/Build/Intermediates.noindex/mrcs.build/Debug-iphoneos/mrcs.build/Objects-normal/arm64/Orientation.o
    /Users/ccms-m-03/Library/Developer/Xcode/DerivedData/mrcs-erictiduzoziyxgpkngocqfejvjq/Build/Products/Debug-iphoneos/react-native-orientation/libreact-native-orientation.a(Orientation.o)
ld: 2 duplicate symbols for architecture arm64
clang: error: linker command failed with exit code 1 (use -v to see invocation)

解决方案：根据提示搜索重复文件Orientation。

若存在重复文件，则删掉一个。

此外，也可以通过以下步骤检查：

  1. 首先排查是否有名字重复的文件。（查看下自己的项目中创立的文件名和引入的第三方文件名是否重复）。

  2. 检查是否在#import头文件的时候，不小心把.h写成了.m（可以全局搜索是否是这个问题）.

  3. 仔细在报错的类中找下是否有重复添加 .h头文件。

九、延伸阅读：Xcode编译报错：LLDB is likely reading from device memory to resolve symbols.

ios应用在本地热部署启动过程中，控制台给出以下提示信息：

powershell 复制代码 
Launching "**" is taking longer than expected. Do you want to continue to wait?
LLDB is likely reading from device memory to resolve symbols.

问题分析：

大概意思是编译时间会比预期的要长，是否继续等待。主要是新操作系统和Xcode旧版的架构不匹配造成的。

解决方案：

通过访达，"前往文件夹"功能输入~/Library/Developer/Xcode/，进入iOS DeviceSupport目录，删除该真机对应的架构文件（比如iOS15.1，就删除iOS15.1的架构文件），退出Xcode，拔掉手机，重新连接打开Xcode，解决。

如果上面方案不行，选择Xcode->Window->Devices and Simulators（command+shift+2），鼠标右键点击真机设备，选择Unpair Device。解除信任，然后重新拔插手机，重新信任，重启Xcode。

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