Objective-Cで@同期ロック/ロック解除はどのように行われますか？

@synchronizedは相互ロックを実現するために「ロック」と「ロック解除」を使用しませんか？では、どのようにしてロック/ロック解除しますか？

次のプログラムの出力は「Hello World」のみです。

@interface MyLock: NSLock<NSLocking>
@end

@implementation MyLock

- (id)init {
    return [super init];
}

- (void)lock {
    NSLog(@"before lock");
    [super lock];
    NSLog(@"after lock");
}

- (void)unlock {
    NSLog(@"before unlock");
    [super unlock];
    NSLog(@"after unlock");
}

@end


int main (int argc, const char * argv[]) {
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    MyLock *lock = [[MyLock new] autorelease];
    @synchronized(lock) {
        NSLog(@"Hello World");
    }

    [pool drain];
}

Objective-C言語レベルの同期では、同じようにmutexを使用NSLockします。意味的にはいくつかの小さな技術的な違いがありますが、それらを共通の（より原始的な）エンティティの上に実装された2つの個別のインターフェースと考えるのは基本的に正しいことです。

特に、NSLockには明示的なロックがあり@synchronizedますが、同期には、使用するオブジェクトに関連付けられた暗黙的なロックがあります。言語レベルのロックの利点は、コンパイラがスコープレベルの問題を処理できるようにコンパイラが理解できることですが、機械的には基本的に同じように動作します。

@synchronizedコンパイラの書き換えと考えることができます。

- (NSString *)myString {
  @synchronized(self) {
    return [[myString retain] autorelease];
  }
}

に変換されます：

- (NSString *)myString {
  NSString *retval = nil;
  pthread_mutex_t *self_mutex = LOOK_UP_MUTEX(self);
  pthread_mutex_lock(self_mutex);
  retval = [[myString retain] autorelease];
  pthread_mutex_unlock(self_mutex);
  return retval;
}

実際の変換はより複雑であり、再帰的ロックを使用するため、これは正確ではありませんが、ポイントを理解する必要があります。

Objective-Cでは、@synchronizedブロックが自動的にロックとロック解除（および可能な例外）を処理します。ランタイムは、同期しているオブジェクトに関連付けられているNSRecursiveLockを動的に生成します。このAppleのドキュメントでは、それについて詳しく説明しています。これが、NSLockサブクラスからのログメッセージが表示されない理由です。同期するオブジェクトは、NSLockだけでなく、何でもかまいません。

基本的に@synchronized (...)は、コードを効率化する便利な構成です。ほとんどの単純化する抽象化と同様に、関連するオーバーヘッド（隠れたコストと考えてください）があり、それを認識しておくことは良いことですが、とにかくそのような構成を使用する場合、生のパフォーマンスはおそらく最高の目標ではありません。

実は

{
  @synchronized(self) {
    return [[myString retain] autorelease];
  }
}

に直接変換します：

// needs #import <objc/objc-sync.h>
{
  objc_sync_enter(self)
    id retVal = [[myString retain] autorelease];
  objc_sync_exit(self);
  return retVal;
}

このAPIはiOS 2.0以降で利用可能で、次を使用してインポートされます...

#import <objc/objc-sync.h>

Appleの@synchronizedの実装はオープンソースであり、ここで見つけることができます。Mike ashがこの件に関して2つの非常に興味深い投稿を書いています。

• ロック、スレッドセーフ、およびスウィフト
• @synchronizedをビルドしましょう

簡単に言えば、オブジェクトポインター（メモリアドレスをキーとして使用）をpthread_mutex_tロックにマップするテーブルがあり、ロックは必要に応じてロックおよびロック解除されます。

セマフォをすべてのオブジェクトに関連付け、それを使用するだけです。