Objective-C atomicity #idevjp
•
1 gefällt mir•2,078 views
Objective-C の @property でおなじみの atomic について、iphone_dev_jp 東京 iPhone/Mac 勉強会で発表しました。 atomic でどんな作用が期待できるのか。 それがスレッドセーフになり得るのか。 スレッドセーフを実現するための手法とは。 今回はそんな、マルチスレッド周りのお話です。
Empfohlen
Weitere ähnliche Inhalte
Was ist angesagt?
Was ist angesagt? (20)
Ähnlich wie Objective-C atomicity #idevjp
Ähnlich wie Objective-C atomicity #idevjp (10)
Mehr von Tomohiro Kumagai
Mehr von Tomohiro Kumagai (20)
Kürzlich hochgeladen
Kürzlich hochgeladen (12)
Objective-C atomicity #idevjp
- 1. Objective-C - atomicity - Objective-C - atomicity - 〜～ 誰もが知ってるかもしれない最初の話 〜～〜～ 誰もが知ってるかもしれない最初の話 〜～ EZ-‐‑‒NET 熊⾕谷友宏 @EasyStyleGK http://program.station.ez-‐‑‒net.jp/
- 2. 今回は、ここのお話
- 3. ⾃自⼰己紹介 @EasyStyleGK EZ-‐‑‒NET IP Phone ⾳音で再配達ゴッド ⾳音で再配達 ⾳音でダイヤル いつもの電卓 for iPad いつもの電卓 for iPhone iOS アプリ 制作中 iOS アプリ 制作中 EZ-‐‑‒NET 熊⾕谷友宏 http://program.station.ez-‐‑‒net.jp/
- 4. はじまり 1. nonatomic ってなんだろう 2. なぜ今頃 atomic の話題なのか 3. @property (atomic)って何をしてくれるの？ 4. 値が壊れる？ 5. スレッドセーフを考慮する 1. nonatomic ってなんだろう 2. なぜ今頃 atomic の話題なのか 3. @property (atomic)って何をしてくれるの？ 4. 値が壊れる？ 5. スレッドセーフを考慮する ⽬目次⽬目次
- 6. nonatomic と⾔言えば 1. プロパティ定義で使うキーワード 2. atomic と nonatomic とがある 3. 省省略略時は atomic になる 1. プロパティ定義で使うキーワード 2. atomic と nonatomic とがある 3. 省省略略時は atomic になる そのプロパティが原⼦子性を 保証するかを⽰示すキーワード そのプロパティが原⼦子性を 保証するかを⽰示すキーワード
- 11. それは無計画さが招いた課題 1. EXC_̲BAD_̲ACCESS で落落ちる 2. 計算中に結果を取得される 3. 状態に基づく処理理中に状態が変わる 1. EXC_̲BAD_̲ACCESS で落落ちる 2. 計算中に結果を取得される 3. 状態に基づく処理理中に状態が変わる ⾃自作アプリの複数スレッドを跨ぐ処理理が いよいよ制御しきれなくなったため！ ⾃自作アプリの複数スレッドを跨ぐ処理理が いよいよ制御しきれなくなったため！ スレッドセーフを考えなくてはいけないスレッドセーフを考えなくてはいけない
- 12. スレッドセーフってなんだろう 1. 他スレッドで使⽤用中のインスタンスが 解放されないようにする 2. 複数スレッドからのアクセス時に、 値に⽭矛盾が出ない事を保証する 3. ⼀一連の処理理をブロックして、⽭矛盾のな い処理理を保証する 1. 他スレッドで使⽤用中のインスタンスが 解放されないようにする 2. 複数スレッドからのアクセス時に、 値に⽭矛盾が出ない事を保証する 3. ⼀一連の処理理をブロックして、⽭矛盾のな い処理理を保証する など、いろいろなど、いろいろ
- 14. 第３章 @property (atomic) って 何をしてくれるの？ @property (atomic) って 何をしてくれるの？
- 16. @synthesize であれば ある程度度は⾃自動で保証してくれる @synthesize であれば ある程度度は⾃自動で保証してくれる このあたりの感覚は @property (copy) と同じ このあたりの感覚は @property (copy) と同じ
- 17. @synthesize での atomic 制御 読み書きする値が 正しいことを保証する 読み書きする値が 正しいことを保証する 1. インスタンス変数に書き込んでいる間、 他からの読み書きはブロックされる 1. インスタンス変数に書き込んでいる間、 他からの読み書きはブロックされる プリミティブ型の場合プリミティブ型の場合
- 18. @synthesize での atomic 制御 値の正確性と合わせて インスタンスの⽣生存を保証する 値の正確性と合わせて インスタンスの⽣生存を保証する 1. インスタンス変数に書き込んでいる間、 他からの読み書きはブロックされる 2. ゲッターでは、ブロックの中でインスタ ンスを retain して autorelease する 1. インスタンス変数に書き込んでいる間、 他からの読み書きはブロックされる 2. ゲッターでは、ブロックの中でインスタ ンスを retain して autorelease する オブジェクト型の場合オブジェクト型の場合
- 19. @synthesize での atomic 制御 @synthesize で保証されるのは 該当する ivar の整合性だけ @synthesize で保証されるのは 該当する ivar の整合性だけ インスタンス全体の 整合性は保証されない インスタンス全体の 整合性は保証されない
- 20. オブジェクト全体の整合性を保証したいなら A. 同時実⾏行行されたくないもの同⼠士をロック B. クラスを Immutable で設計する C. インスタンスを扱うスレッドを統⼀一する A. 同時実⾏行行されたくないもの同⼠士をロック B. クラスを Immutable で設計する C. インスタンスを扱うスレッドを統⼀一する メソッドでの処理理も考慮した インスタンス全体の整合性を保つ制御が必要 メソッドでの処理理も考慮した インスタンス全体の整合性を保つ制御が必要 こういったことに配慮しながら クラスを設計する必要がある こういったことに配慮しながら クラスを設計する必要がある
- 21. 第４章 値が壊れる？値が壊れる？
- 23. インスタンス { int _̲a; int _̲b; } -‐‑‒ (void)setA:(int)a B:(int)b { _̲a = a; _̲b = b; } -‐‑‒ (int)total { return _̲a + _̲b; } { int _̲a; int _̲b; } -‐‑‒ (void)setA:(int)a B:(int)b { _̲a = a; _̲b = b; } -‐‑‒ (int)total { return _̲a + _̲b; } クラス全体の整合性破壊 スレッド １ スレッド ２ [obj setA:3 B:5];[obj setA:3 B:5]; 6 [obj setA:1 B:3];[obj setA:1 B:3]; [obj total];[obj total];a ⇦ 1 [3] b ⇦ 3 [5] 4 a ⇦ 3 [1] b ⇦ 5 [2] 8 ⏎ 1 + 5 [4] ?
- 25. インスタンス { long long _̲val; } -‐‑‒ (void)setVal:(long long)val { _̲val = val; } -‐‑‒ (long long)val { return _̲val; } { long long _̲val; } -‐‑‒ (void)setVal:(long long)val { _̲val = val; } -‐‑‒ (long long)val { return _̲val; } プロパティの整合性破壊？ スレッド １ スレッド ２ obj.val = 1;obj.val = 1; 4294967295 1 -‐‑‒1 obj.val = -‐‑‒1obj.val = -‐‑‒1 obj.val;obj.val; !?_̲val ⇦ -‐‑‒1 [2] _̲val ⇦ 1 [1] ⏎ -‐‑‒1[3]
- 27. インスタンス { long long _̲val; } -‐‑‒ (void)setVal:(long long)val { _̲val = val; } -‐‑‒ (long long)val { return _̲val; } { long long _̲val; } -‐‑‒ (void)setVal:(long long)val { _̲val = val; } -‐‑‒ (long long)val { return _̲val; } プロパティの整合性破壊！ スレッド １ スレッド ２ obj.val = 1;obj.val = 1; 4294967295 obj.val = -‐‑‒1obj.val = -‐‑‒1 obj.val;obj.val; 下位ビット [3] 上位 ビット [6] -‐‑‒1 下位ビット [1] 上位 ビット [2] 1 下位ビット [4] 上位 ビット [5] !
- 30. インスタンス @interface MyClass { NSString* _̲string; } @property (nonatomic,readwrite,rcopy) NSString* string; @end @implementation MyClass @synthesize string = _̲string; @end @interface MyClass { NSString* _̲string; } @property (nonatomic,readwrite,rcopy) NSString* string; @end @implementation MyClass @synthesize string = _̲string; @end インスタンスの予期しない解放 スレッド １ スレッド ２ string = [obj.string retain];string = [obj.string retain]; [string retain] [3] Bad Access ! ⏎ _̲string [1] [_̲string release] [2] _̲string = [ssss copy] [4] obj.string = ssss;obj.string = ssss;
- 33. おさらい 同時アクセスが引き起こす不不都合同時アクセスが引き起こす不不都合 A. プリミティブ型のプロパティが扱うデー タが壊れる B. プロパティから取得したオブジェクトが 予期せず解放される C. インスタンスへの同時アクセスにより その整合性が崩れる A. プリミティブ型のプロパティが扱うデー タが壊れる B. プロパティから取得したオブジェクトが 予期せず解放される C. インスタンスへの同時アクセスにより その整合性が崩れる
- 34. スレッドセーフの実現⽅方法 同時アクセスによる 不不都合からプログラムを守るために 同時アクセスによる 不不都合からプログラムを守るために A. atomic と @synthesize を使⽤用する B. 返すインスタンスは確実に retain する C. 関係する範囲を把握して 不不整合が起こらないようにロックする D. 実⾏行行するスレッドをひとつに統⼀一する E. クラスを Immutable で設計する A. atomic と @synthesize を使⽤用する B. 返すインスタンスは確実に retain する C. 関係する範囲を把握して 不不整合が起こらないようにロックする D. 実⾏行行するスレッドをひとつに統⼀一する E. クラスを Immutable で設計する
- 36. ブロックの⽅方法 Objective-‐‑‒C で使えるロックの紹介Objective-‐‑‒C で使えるロックの紹介 a) @synchronized (self) ― 続くブロック {} を再帰ロック ― 指定したインスタンスがキーになる b) NSRecursiveLock ― -‐‑‒lock から -‐‑‒unlock までを再帰ロック ― pthread_̲mutex の Objective-‐‑‒C 版 c) セマフォ ― dispatch_̲semaphore でロック ― タイムアウトの指定も可能 a) @synchronized (self) ― 続くブロック {} を再帰ロック ― 指定したインスタンスがキーになる b) NSRecursiveLock ― -‐‑‒lock から -‐‑‒unlock までを再帰ロック ― pthread_̲mutex の Objective-‐‑‒C 版 c) セマフォ ― dispatch_̲semaphore でロック ― タイムアウトの指定も可能
- 38. 読み書きでの値の破壊を防ぐ プリミティブ型の @property (atomic) を @synthesize したときに採られる⽅方法 プリミティブ型の @property (atomic) を @synthesize したときに採られる⽅方法 1. セッターとゲッターを 同じキーでロックする 1. セッターとゲッターを 同じキーでロックする 同時アクセスを防ぎ 値の⽭矛盾を起こさない 同時アクセスを防ぎ 値の⽭矛盾を起こさない
- 39. インスタンス @interface MyObject : NSObject { long long _̲val; } @property (atomic,readwrite) long long val; @end @implementation MyObject @synthesize val = _̲val; @end @interface MyObject : NSObject { long long _̲val; } @property (atomic,readwrite) long long val; @end @implementation MyObject @synthesize val = _̲val; @end atomic キーワードを使⽤用する スレッド １ スレッド ２ obj.val = 1;obj.val = 1; -‐‑‒1 obj.val = -‐‑‒1obj.val = -‐‑‒1 obj.val;obj.val; 下位ビット [2] 上位 ビット [2] -‐‑‒1 下位ビット [1] 上位 ビット [1] 1 下位ビット [3] 上位 ビット [3] Lock!Lock! Lock!Lock! Lock!Lock! OK !
- 40. 内部的な実装は次のような感じに @synthesize で⽣生成される内部ロックは @synchronized (self) とはまったく別のもの @synthesize で⽣生成される内部ロックは @synchronized (self) とはまったく別のもの Setter -‐‑‒ (void)setVal:(long long)val { [_̲lock lock]; _̲val = val; [_̲lock unlock]; } -‐‑‒ (void)setVal:(long long)val { [_̲lock lock]; _̲val = val; [_̲lock unlock]; } Getter -‐‑‒ (long long)val { [_̲lock lock]; @try { return _̲val; } @finally { [_̲lock unlock]; } } -‐‑‒ (long long)val { [_̲lock lock]; @try { return _̲val; } @finally { [_̲lock unlock]; } }
- 41. 実例例 インスタンスを 確実に retain する インスタンスを 確実に retain する case B:case B:
- 42. インスタンスを確実に retain する 1. セッターとゲッターを 同じキーでロックする 2. ゲッターのロック内でインスタンス を retain & autorelease する 1. セッターとゲッターを 同じキーでロックする 2. ゲッターのロック内でインスタンス を retain & autorelease する インスタンスを確実に確保して 呼び出し元が正しく受け取れるようにする インスタンスを確実に確保して 呼び出し元が正しく受け取れるようにする オブジェクト型の @property (atomic) を @synthesize したときに採られる⽅方法 オブジェクト型の @property (atomic) を @synthesize したときに採られる⽅方法
- 43. インスタンス @interface MyClass { NSString* _̲string; } @property (atomic,readwrite,copy) NSString* string; @end @implementation MyClass @synthesize string = _̲string; @end @interface MyClass { NSString* _̲string; } @property (atomic,readwrite,copy) NSString* string; @end @implementation MyClass @synthesize string = _̲string; @end インスタンスを確実に retain する スレッド １ スレッド ２ string = [obj.string retain];string = [obj.string retain]; [_̲string release] [2] _̲string = [ssss retain] [2] obj.string = ssss;obj.string = ssss; [string retain] [3] [_̲string retain] [1] [_̲string autorelease] [1] ⏎ _̲string[1] Lock!Lock! Lock!Lock! KEEP! OK !
- 44. 内部的な実装は次のような感じに 親インスタンスの dealloc で _̲string が 解放されるところまでは保護されない 親インスタンスの dealloc で _̲string が 解放されるところまでは保護されない Setter -‐‑‒ (void)setString: (NSString*)string { [_̲lock lock]; _̲string = [string copy]; [_̲lock unlock]; } -‐‑‒ (void)setString: (NSString*)string { [_̲lock lock]; _̲string = [string copy]; [_̲lock unlock]; } Getter -‐‑‒ (NSString*)string { [_̲lock lock]; @try { [_̲string retain]; [_̲string autorelease]; return _̲string; } @finally { [_̲lock unlock]; } } -‐‑‒ (NSString*)string { [_̲lock lock]; @try { [_̲string retain]; [_̲string autorelease]; return _̲string; } @finally { [_̲lock unlock]; } }
- 46. 関係する範囲をロックして不不整合を防ぐ 1. 同時アクセスされたくない部分を 同じキーでロックする 2. プロパティも含めて保護するときは @synthesize は使わない 1. 同時アクセスされたくない部分を 同じキーでロックする 2. プロパティも含めて保護するときは @synthesize は使わない 計算処理理と結果取得を同じキーでロックすれば 計算途中の結果取得を防⽌止できる 計算処理理と結果取得を同じキーでロックすれば 計算途中の結果取得を防⽌止できる オブジェクト全体の 整合性を保護する⽅方法 オブジェクト全体の 整合性を保護する⽅方法
- 47. インスタンス -‐‑‒ (void)setA:(int)a B:(int)b { @synchronized (self) { _̲a = a; _̲b = b; } } -‐‑‒ (int)total { @synchronized (self) { return _̲a + _̲b; } } -‐‑‒ (void)setA:(int)a B:(int)b { @synchronized (self) { _̲a = a; _̲b = b; } } -‐‑‒ (int)total { @synchronized (self) { return _̲a + _̲b; } } 整合性に関係する範囲をロックする スレッド １ スレッド ２ [obj setA:3 B:5];[obj setA:3 B:5]; 4 [obj setA:1 B:3];[obj setA:1 B:3]; [obj total];[obj total]; a ⇦ 1 [2] b ⇦ 3 [2] 4 a ⇦ 3 [1] b ⇦ 5 [1] 8 ⏎ 1 + 3 [3] Lock!Lock! Lock!Lock! Lock!Lock! OK !
- 49. 実⾏行行するスレッドをひとつに統⼀一する 1. ある⼀一連の機能を必ず同じスレッド で実⾏行行するようにする 2. 実⾏行行スレッドではランループが必要 1. ある⼀一連の機能を必ず同じスレッド で実⾏行行するようにする 2. 実⾏行行スレッドではランループが必要 同時アクセスを起こさせないため ロックやデータの⽭矛盾を気にしなくて済む 同時アクセスを起こさせないため ロックやデータの⽭矛盾を気にしなくて済む iOS の UI 制御でも採られている⽅方法iOS の UI 制御でも採られている⽅方法
- 50. インスタンス @interface MyClass { NSString* _̲string; } @property (nonatomic,readwrite,copy) NSString* string; @end @implementation MyClass @synthesize string = _̲string; @end @interface MyClass { NSString* _̲string; } @property (nonatomic,readwrite,copy) NSString* string; @end @implementation MyClass @synthesize string = _̲string; @end 実⾏行行するスレッドをひとつに統⼀一する スレッド １ スレッド ２ string = [obj.string retain];string = [obj.string retain]; [string retain] [2] [_̲string release] [3] _̲string = [ssss copy] [4] [obj performSelector:@selector(setString:) onThread:スレッド2 withObject:ssss waitUntilDone:NO]; [obj performSelector:@selector(setString:) onThread:スレッド2 withObject:ssss waitUntilDone:NO]; No Lock.No Lock. ⏎ _̲string [1] OK !
- 51. 実例例 クラスを Immutable で設計する クラスを Immutable で設計する case E:case E:
- 52. クラスを Immutable で設計する インスタンス⽣生成後に 値を変更更できないようにする⽅方法 インスタンス⽣生成後に 値を変更更できないようにする⽅方法 値が「変化する途中」が存在しないため 同時アクセスで値が⽭矛盾しない 値が「変化する途中」が存在しないため 同時アクセスで値が⽭矛盾しない 1. インスタンス⽣生成後に ivar の値を編集 できないクラスを作る 2. 値の設定はインスタンス⽣生成のときだけ 1. インスタンス⽣生成後に ivar の値を編集 できないクラスを作る 2. 値の設定はインスタンス⽣生成のときだけ
- 53. クラスを Immutable で設計する ただしインスタンスの受け渡し時には 原⼦子性を保護する必要がある ただしインスタンスの受け渡し時には 原⼦子性を保護する必要がある Immutable クラスの特徴Immutable クラスの特徴 内部でのロックなく 複数スレッドで使⽤用可能 内部でのロックなく 複数スレッドで使⽤用可能
- 54. クラスを Immutable で設計する 値は init メソッドで設定して インスタンス⽣生成後は値の取得だけができる 値は init メソッドで設定して インスタンス⽣生成後は値の取得だけができる クラス定義 @interface MyClass : NSObject @property (nonatomic,readonly) long long a; @property (nonatomic,readonly) long long b; @property (nonatomic,readonly) long long total; -‐‑‒ (id)initWithA:(long long)a B:(long long)b; @end @interface MyClass : NSObject @property (nonatomic,readonly) long long a; @property (nonatomic,readonly) long long b; @property (nonatomic,readonly) long long total; -‐‑‒ (id)initWithA:(long long)a B:(long long)b; @end
- 55. クラスを Immutable で設計する クラス実装 @implementation MyClass -‐‑‒ (id)initWithA:(long long)a B:(long long)b { self = [super init]; if (self) { _̲a = a; _̲b = b; } return self; } -‐‑‒ (long long)total { return _̲a + _̲b; } @implementation MyClass -‐‑‒ (id)initWithA:(long long)a B:(long long)b { self = [super init]; if (self) { _̲a = a; _̲b = b; } return self; } -‐‑‒ (long long)total { return _̲a + _̲b; }
- 56. インスタンス @interface TestClass { MyClass* _̲obj; } @property (atomic,readwrite,retain) MyClass* obj; @end @implementation MyClass @synthesize obj = _̲obj; @end @interface TestClass { MyClass* _̲obj; } @property (atomic,readwrite,retain) MyClass* obj; @end @implementation MyClass @synthesize obj = _̲obj; @end クラスを Immutable で設計する スレッド １ スレッド ２ test.obj = [[MyClass alloc] initWithA:3 B:5];test.obj = [[MyClass alloc] initWithA:3 B:5]; 4 test.obj = [[MyClass alloc] initWithA:1 B:3];test.obj = [[MyClass alloc] initWithA:1 B:3]; [test.obj total];[test.obj total]; _̲obj = [obj retain] [2]4 _̲obj = [obj retain] [1]8 [_̲obj retain] [3] [_̲obj autorelease] [3] ⏎ _̲obj[3] Lock!Lock! [test.obj total] [2] Lock!Lock! Lock!Lock! OK !
- 58. １．予期しないインスタンスの解放を防ぐ 他のスレッドで実⾏行行されるまでの間に インスタンスが解放されないようにする 他のスレッドで実⾏行行されるまでの間に インスタンスが解放されないようにする 1. 引数 withObject に渡されたインスタン スが渡された時点で retain される 2. 別スレッドでの実⾏行行が終わると、インス タンスは release される 1. 引数 withObject に渡されたインスタン スが渡された時点で retain される 2. 別スレッドでの実⾏行行が終わると、インス タンスは release される performSelector:onThread:withObject :... によるインスタンスの⽣生存保証 performSelector:onThread:withObject :... によるインスタンスの⽣生存保証
- 59. ２．予期しない値の変化を防ぐ 渡された NSString を 複製してインスタンス変数に持つ⽅方法 渡された NSString を 複製してインスタンス変数に持つ⽅方法 複製を内部に持つ事で 外部での値変更更の影響を受けない 複製を内部に持つ事で 外部での値変更更の影響を受けない 1. NSString のインスタンスは編集可能な 場合がある (NSMutableString) 2. そこで copy して、渡されたものとは 別の NSString を持つようにする 1. NSString のインスタンスは編集可能な 場合がある (NSMutableString) 2. そこで copy して、渡されたものとは 別の NSString を持つようにする
- 62. 本日リリースしました。本日リリースしました。 ⾳音で再配達ゴッド⾳音で再配達ゴッド • 不不在票の再配達⼿手配を お⼿手伝いするアプリです。 • 有料料版は iPhone の携帯回線だ けでも⼿手配ができます。 • 無料料版はトーンにした操作⾳音を 固定電話に聞かせて⼿手配します。 • 不不在票の再配達⼿手配を お⼿手伝いするアプリです。 • 有料料版は iPhone の携帯回線だ けでも⼿手配ができます。 • 無料料版はトーンにした操作⾳音を 固定電話に聞かせて⼿手配します。