iOS開發(fā)文集iOS 10 Day By Day： Thread Sanitizer線程檢查工具

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通常，這些是由于多個線程同時訪問相同的一些內(nèi)存而造成的。我猜想，線程問題是許多開發(fā)人員做噩夢的原因。他們是出了名的難以追蹤，錯誤只發(fā)生在特定條件下：所以確定問題的根源是非常復雜的。

通常導致線程問題的原因是所謂的“競爭條件”。我們不會去關注太多的細節(jié)，像是這意味著什么，而是從谷歌引用ThreadSanitizer手冊：

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這些用來追蹤的是一個絕對的噩夢，但值得慶幸的是Xcode附帶一個新的調(diào)試工具叫做Thread Sanitizer，甚至可以在你注意到他們之前幫助識別這些問題。

The Project

我們將創(chuàng)建一個簡單的應用程序，使我們能夠存款和取款100美元面額。像往常一樣，項目的完成版本已在GitHub上（為了方便各位讀者，小編已經(jīng)為大家整理了，請點擊這里下載）。

The Account

我們的Account模式非常簡單：

import Foundation
class Account {
    var balance: Int = 0
    func withdraw(amount: Int, completed: () -> ()) {
        let newBalance = self.balance - amount
        if newBalance < 0 {
            print("You don't have enough money to withdraw \(amount)")
            return
        }
        // Simulate processing of fraud checks
        sleep(2)
        self.balance = newBalance
        completed()
    }
    func deposit(amount: Int, completed: () -> ()) {
        let newBalance = self.balance + amount
        self.balance = newBalance
        completed()
    }
}

它包含幾個方法使我們能夠取款和存款到我們的賬戶。存款和取款金額是硬編碼$100。

deposit方法已經(jīng)幾乎立即執(zhí)行，然而，withdraw還需要一段時間才能完成。我們會說這是因為我們需要為取款執(zhí)行一些欺詐檢查，但實際上我們只發(fā)送當前線程睡眠2秒。這將給我們后面使用一些多線程提供借口。

唯一需要注意的另一件事是完成模塊，這是當存款和取款都成功完成時才執(zhí)行。

視圖控制器

我們的視圖控制器由兩個按鈕——存款和取款，以及一個顯示當前余額的標簽組成。故事板的布局：

為連接我們的UI元素，我們有一個IBOutlet，引用平衡標簽和以用戶當前的平衡更新標簽的方法。

import UIKit
class ViewController: UIViewController {
    @IBOutlet var balanceLabel: UILabel!
    let account = Account()
    override func viewDidLoad() {
        super.viewDidLoad()
        updateBalanceLabel()
    }
    @IBAction func withdraw(_ sender: UIButton) {
        self.account.withdraw(amount: 100, onSuccess: updateBalanceLabel)
    }
    @IBAction func deposit(_ sender: UIButton) {
        self.account.deposit(amount: 100, onSuccess: updateBalanceLabel)
    }
    func updateBalanceLabel() {
        balanceLabel.text = "Balance: $\(account.balance)"
    }
}

讓我們給它一個旋轉(zhuǎn)：

嗯……當我們試著取回錢時有點慢！這是由于我們Account 的withdraw方法及其嚴格的“欺詐檢查”，導致主線程阻塞，直到該方法已經(jīng)完成。我們希望用戶能夠以最小的延遲反復點擊“Deposit”和“Withdraw”。

救援調(diào)度隊列

如果我們可以從主線程刪除阻塞的withdraw方法，這就太棒了。我們將使用新“Swiftified”中央調(diào)度庫：

func withdraw(amount: Int, onSuccess: () -> ()) {
    DispatchQueue(label: "com.shinobicontrols.balance-moderator").async {
        let newBalance = self.balance - amount
        if newBalance < 0 {
            print("You don't have enough money to withdraw \(amount)")
            return
        }
        // Simulate processing of fraud checks
        sleep(2)
        self.balance = newBalance
        DispatchQueue.main.async {
            onSuccess()
        }
    }
}

讓我們再次運行它：

等一等！我們的錢哪里去了？我們存入100美元，取回了100美元然后，剩下0，盡管開始時是100美元！

我們有信心我們的方法按預期的運行（因為他們是單元測試），它看起來就像我們的withdraw任務調(diào)度到背景隊列引發(fā)了一個問題。

Thread Sanitizer線程檢查工具來拯救我們的理智！

打開檢查工具非常簡單，只需將你的目標的計劃設置和在Diagnostics標簽中檢查Thread Sanitizer箱。我們可以選擇在遇到的問題上暫停，這使得它能夠容易地在個案基礎上評估每一個問題。我們會這樣。

由于線程檢查工具只在運行時起作用，我們需要重新編譯和重新運行應用程序。讓我們開始吧。

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當我們重復我們之前取款的過程，然后立即存款，線程檢查工具會暫停我們的應用程序的執(zhí)行，因為它發(fā)現(xiàn)了競態(tài)條件。這給了我們一個很好的沖突訪問發(fā)生的地方的堆棧跟蹤。

它還將結(jié)果輸出到控制臺，所以你沒有必要從Xcode運行檢查工具。

通過堆棧跟蹤和提供的信息，線程分析儀有助于表明，當訪問Account.balance屬性時在我們的Account.deposit和Account.withdraw方法中有一個數(shù)據(jù)競爭。哦，看來我們需要在withdraw和deposit方法中使用相同的串行調(diào)度隊列：

我們將修改我們的Account類來使用共享隊列：

class Account {
    var balance: Int = 0
    private let queue = DispatchQueue(label: "com.shinobicontrols.balance-moderator")
    func withdraw(amount: Int, onSuccess: () -> ()) {
        queue.async {
            // Same as earlier...
        }
    }
    func deposit(amount: Int, onSuccess: () -> ()) {
        queue.async {
            let newBalance = self.balance + amount
            self.balance = newBalance
            DispatchQueue.main.async {
                onSuccess()
            }
        }
    }
}

再次運行應用程序顯示了我們?nèi)匀挥袛?shù)據(jù)競爭，但是它不再是在我們的Account類中，而是由于我們的ViewController從主線程訪問balance。

我們可以通過轉(zhuǎn)換到一個只有訪問Account的私有變量來保護我們的balance屬性，而不是用我們的隊列返回balance。

private var _balance: Int = 0
var balance: Int {
    return queue.sync {
        return _balance
    }
}

我們需要轉(zhuǎn)換任何書面到平衡變量以使用私有_balance屬性。

現(xiàn)在當我們運行我們的應用程序，我們應該能夠多次點擊“withdraw”和“deposit”而無需令人不安的線程檢查工具。太好了，我們剛剛使用這個新工具來修正了我們的錯誤代碼。

進一步的閱讀

雖然看起來似乎不像起初那樣，線程檢查工具可能會成為開發(fā)人員工具箱中一個非常重要的iOS工具。它發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)競爭的能力，即使在程序的運行期間沒有發(fā)生，也可能會拯救無數(shù)小時調(diào)試斷斷續(xù)續(xù)的線程問題的時間。

像往常一樣，蘋果的WWDC大會很豐富，值得一看。sanitizer是Clang編譯器的一部分，在LLVM網(wǎng)站上可以找到更詳細的信息，在谷歌建立了sanitizer的團隊有許多有趣的wiki頁面，其中包括了算法用于檢測線程問題的高層次的演練。

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本文翻譯自：iOS 10 Day by Day: Thread Sanitizer

 

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