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Swift Array copy 的線程安全問(wèn)題

NSArray 繼承自 NSObject，屬于對(duì)象，有 copy 方法。Swift 的 Array 是 struct，沒(méi)有 copy 方法。把一個(gè) Array 變量賦值給另一個(gè)變量，兩個(gè)變量的內(nèi)存地址相同嗎？與此相關(guān)的有多線程安全問(wèn)題。本文探究這兩個(gè)問(wèn)題。

內(nèi)存地址

定義測(cè)試 class 和 struct

class MyClass {    
    var intArr = [Int]()    var structArr = [MyStructElement]()    var objectArr = [MyClassElement]()
}struct MyStructElement {}class MyClassElement {}

定義輸出內(nèi)存地址的 closure

let memoryAddress: (Any) -> String = {    guard let cVarArg = $0 as? CVarArg else { return "Can not find memory address" }    return String(format: "%p", cVarArg)
}

測(cè)試 Int array

private func testIntArr() {    print(#function)    
    let my = MyClass()    for i in 0...10000 {
        my.intArr.append(i)
    }    print("Before arr address:", memoryAddress(my.intArr))        
    // Copy Array is NOT thread safe
    let arr = my.intArr // If move this into async closure, crash
    print("Temp   arr address:", memoryAddress(arr)) // Copy. Address different from my.intArr
    DispatchQueue.global().async {        var sum = 0
        for i in arr {
            sum += i
        }        print("Sum:", sum) // 0 + 1 + ... + 10000 = 50005000
    }
    
    my.intArr.removeAll()    for _ in 0...10000 {
        my.intArr.append(0)
    }    print("After  arr address:", memoryAddress(my.intArr)) // New address}

在 view controller 中進(jìn)行測(cè)試

override func viewDidLoad() {    super.viewDidLoad()    
    for _ in 0...1000 {
        testIntArr()
    }
}

結(jié)果

Int array 的內(nèi)存地址不同，賦值過(guò)程發(fā)生了 copy。

測(cè)試 struct array

private func testStructArr() {    print(#function)    
    let my = MyClass()    for _ in 0...10000 {
        my.structArr.append(MyStructElement())
    }    print("Before arr address:", memoryAddress(my.structArr))    
    // Copy Array is NOT thread safe
    let arr = my.structArr // If move this into async closure, crash
    print("Temp   arr address:", memoryAddress(arr)) // Copy. Address different from my.structArr
    DispatchQueue.global().async {        var sum = 0
        for _ in arr {
            sum += 1
        }        print("Sum:", sum) // 10001
    }
        
    my.structArr.removeAll()    for _ in 0...10000 {
        my.structArr.append(MyStructElement())
    }    print("After  arr address:", memoryAddress(my.structArr)) // New address}

在 view controller 中進(jìn)行測(cè)試

override func viewDidLoad() {    super.viewDidLoad()    
    for _ in 0...1000 {
        testStructArr()
    }
}

結(jié)果

Struct array 的內(nèi)存地址不同，賦值過(guò)程發(fā)生了 copy。

測(cè)試 Object array

private func testObjectArr() {    print(#function)    
    let my = MyClass()    for _ in 0...10000 {
        my.objectArr.append(MyClassElement())
    }    print("Before arr address:", memoryAddress(my.objectArr))    
    // Copy Array is NOT thread safe
    let arr = my.objectArr // If move this into async closure, crash
    print("Temp   arr address:", memoryAddress(arr)) // Not copy. Same as my.objectArr
    DispatchQueue.global().async {        var sum = 0
        for _ in arr {
            sum += 1
        }        print("Sum:", sum) // 10001
    }
        
    my.objectArr.removeAll()    for _ in 0...10000 {
        my.objectArr.append(MyClassElement())
    }    print("After  arr address:", memoryAddress(my.objectArr)) // New address}

在 view controller 中進(jìn)行測(cè)試

override func viewDidLoad() {    super.viewDidLoad()    
    for _ in 0...1000 {
        testObjectArr()
    }
}

結(jié)果

一個(gè) object array 變量賦值給另一個(gè)變量，兩個(gè)變量的內(nèi)存地址相同，也就是說(shuō)沒(méi)有 copy。原來(lái)的 array 改變后，內(nèi)存地址改變，但不影響被賦值的變量。

線程安全問(wèn)題

以上的寫(xiě)法是不會(huì)報(bào)錯(cuò)的。如果把 array 的賦值寫(xiě)入 async closure，就會(huì)報(bào)錯(cuò)。多試幾次，會(huì)有不同的錯(cuò)誤。

Int array 的錯(cuò)誤

DispatchQueue.global().async {    let arr = my.intArr // 在這里賦值會(huì)報(bào)錯(cuò)
    var sum = 0
    for i in arr {
        sum += i
    }    print("Sum:", sum)
}

Struct array 的錯(cuò)誤

DispatchQueue.global().async {    let arr = my.structArr // 在這里賦值會(huì)報(bào)錯(cuò)
    var sum = 0
    for _ in arr {
        sum += 1
    }    print("Sum:", sum)
}

Object array 的錯(cuò)誤

DispatchQueue.global().async {    let arr = my.objectArr // 在這里賦值會(huì)報(bào)錯(cuò)
    var sum = 0
    for _ in arr {
        sum += 1
    }    print("Sum:", sum)
}

對(duì)于 Int array 和 struct array 來(lái)說(shuō)，賦值時(shí)進(jìn)行了 copy，但這個(gè)步驟應(yīng)該不是原子操作，所以放入 async closure 會(huì)出錯(cuò)。對(duì)于 object array 來(lái)說(shuō)，賦值過(guò)程雖然沒(méi)有進(jìn)行 copy，但是要改變?cè)瓉?lái)的 array 并且保持被賦值的對(duì)象不變，應(yīng)該也要進(jìn)行 copy；也就是說(shuō)在更新 array 時(shí)才進(jìn)行 copy。推測(cè)此時(shí)的 copy 也不是原子操作，所以放入 async closure 會(huì)出錯(cuò)。

Array 的賦值過(guò)程是否進(jìn)行 copy，與其中的元素類(lèi)型有關(guān)。如果 array 的元素是 Int、struct 等，在賦值時(shí)就 copy。如果 array 的元素是 object，在賦值時(shí)不 copy，賦值后在更新其中一個(gè) array 變量時(shí)才 copy。Array 的 copy 是線程不安全的。

文章名稱(chēng)：SwiftArraycopy的線程安全問(wèn)題
本文地址：http://m.newbst.com/article6/isjjig.html

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