RxSwift 的DisposeBag中的SpinLock()分析

protocol Lock {
    func lock()
    func unlock()
}

// https://lists.swift.org/pipermail/swift-dev/Week-of-Mon-20151214/000321.html

typealias SpinLock = RecursiveLock
extension RecursiveLock : Lock {

    @inline(__always)

    final func performLocked<T>(_ action: () -> T) -> T {
        self.lock(); defer { self.unlock() }
        return action()
    }
}

这段代码是RxSwift的DisposeBag类中的一个有关锁子的代码，以下是一个简单的分析：

1. 定义 Lock 协议

protocol Lock {
    func lock()
    func unlock()
}

• 功能 ：定义一个锁的通用接口，要求实现两个方法：
  • lock()：获取锁。
  • unlock()：释放锁。

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2. 类型别名：SpinLock = RecursiveLock

typealias SpinLock = RecursiveLock

• 作用 ：将 SpinLock 定义为 RecursiveLock 的别名。
• 含义 ：SpinLock 是一个递归锁（RecursiveLock），允许同一线程多次加锁而不会死锁。

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3. 扩展 RecursiveLock 符合 Lock 协议

extension RecursiveLock : Lock {
    @inline(__always)
    final func performLocked<T>(_ action: () -> T) -> T {
        self.lock(); defer { self.unlock() }
        return action()
    }
}

• 目的 ：让 RecursiveLock 实现 Lock 协议中的 lock() 和 unlock() 方法。
• 关键点 ：
  • @inline(__always)：强制编译器内联此方法，减少函数调用开销。
  • final：禁止子类重写此方法。
  • performLocked ：
    • 获取锁（self.lock()）。
    • 使用 defer 确保在作用域结束时自动释放锁（self.unlock()）。
    • 在锁定期间执行传入的闭包 action，返回结果。
• 疑问 ：为啥没有使用自旋锁呢？ 代码中给了一个邮件地址

大致的意思说了：iOS 中自旋锁（spin lock）会有优先级反转的问题。（如高优先级线程被低优先级线程阻塞）。

因此，RxSwift 使用 递归锁（RecursiveLock） 替代自旋锁，确保线程安全。

4. 代码设计意图

为什么使用递归锁（RecursiveLock）？

• 递归锁的特点 ：
  • 同一线程可以多次加锁（递归调用 lock()），但必须等次数相等的 unlock() 后才会真正释放锁。
  • 避免死锁：例如，在加锁后调用另一个需要加锁的方法时，不会因为重复加锁导致死锁。
• 适用场景 ：
  • 递归调用需要加锁的函数（如嵌套函数）。
  • 多层逻辑需要共享同一把锁。

performLocked 的作用

• 线程安全封装 ：
  • 将加锁、执行操作、释放锁的逻辑封装成一个方法，确保无论操作是否抛出异常或提前返回，锁都会被正确释放。
• 简化使用 ：
  • 开发者无需手动调用 lock() 和 unlock()，只需通过 performLocked 提供闭包即可。

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5. 示例：如何使用这段代码

假设我们有一个需要线程安全的计数器：

class ThreadSafeCounter {
    private var count = 0
    private let lock = RecursiveLock()

    func increment() {
        lock.performLocked {
            count += 1
        }
    }

    func get() -> Int {
        lock.performLocked {
            return count
        }
    }
}

多线程测试

let counter = ThreadSafeCounter()

DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: 1000) { _ in
    counter.increment()
}

print(counter.get()) // 输出 1000

• 说明 ：
  • 多个线程同时调用 increment()，performLocked 确保每次操作是线程安全的。
  • 最终计数器值为 1000，验证了线程安全性。

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6. 与 Swift 内存管理的关联

根据你的知识库中提到的 Swift 开发邮件列表讨论（如 SpinLock 与 weak 属性的线程安全问题），这段代码的设计可能涉及以下背景：

1. 递归锁与线程安全 ：
   • RecursiveLock 是一种轻量级锁，适合需要多次加锁的场景（如嵌套函数调用）。
   • Swift 的 weak 属性在多线程下可能引发竞争条件，使用锁可以确保对共享资源的访问是原子的。
2. 性能优化 ：
   • @inline(__always) 强制内联 performLocked，减少函数调用开销，适合高频调用的场景。

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7. 注意事项

1. 避免死锁 ：
   • 不要跨线程传递锁对象，否则可能导致死锁。
   • 递归锁虽然允许同一线程多次加锁，但需注意解锁次数是否匹配。
2. 递归锁 vs 普通锁 ：
   • 如果不需要递归调用，使用普通锁（如 NSLock）性能更高。
   • 递归锁会增加内存开销，仅在必要时使用。
3. 适用场景 ：
   • 线程安全的数据结构（如计数器、队列）。
   • 多线程环境下的回调函数或事件处理。

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总结

这段代码通过 RecursiveLock 实现了一个线程安全的锁机制，结合 performLocked 封装了加锁和释放锁的逻辑，简化了多线程编程。它适用于需要递归加锁的场景（如嵌套函数调用），并通过内联优化提升了性能。