iOS开发多线程下全局变量赋值崩溃原理详解

问题 Demo

在多线程下同时给全局变量赋值时会发生崩溃：

static NSObject *_instance;
- (void)foo {
    _instance = [[NSObject alloc] init];
}

崩溃原因

如下为源码的汇编代码：

Demo-iOS`-[ViewController foo]:
    0x104e4e088 <+0>:  stp    x29, x30, [sp, #-0x10]!
    0x104e4e08c <+4>:  mov    x29, sp
    # newValue = [[NSObject alloc] init]
    0x104e4e094 <+12>: ldr    x0, #0x7454               ; (void *)0x00000001db209e08: NSObject
    0x104e4e098 <+16>: bl     0x104e4e438               ; symbol stub for: objc_alloc_init
    # oldValue = _instance
    0x104e4e09c <+20>: adrp   x9, 7
    0x104e4e0a0 <+24>: ldr    x8, [x9, #0x788]
    # _instance = newValue
    0x104e4e0a4 <+28>: str    x0, [x9, #0x788]
    # objc_release(oldValue)
    0x104e4e0a8 <+32>: mov    x0, x8
    0x104e4e0ac <+36>: ldp    x29, x30, [sp], #0x10
    0x104e4e0b0 <+40>: b      0x104e4e480               ; symbol stub for: objc_release

对汇编代码进行反汇编，可以看出 ARC 下编译器添加了读取旧值 oldValue = _instance 和释放旧值 objc_release(oldValue) 的操作：

- (void)foo {
    NSObject *newValue = [[NSObject alloc] init];
    NSObject *oldValue = _instance; //读取旧值
    _instance = newValue; 
    objc_release(oldValue); //释放旧值
}

给全局变量赋值时会读取旧值、释放旧值，旧值是从全局变量读取的，多个线程可以同时读到同一个值，如果一个 线程 在访问旧值时，旧值被其它线程销毁，就会发生崩溃。

即使在代码中添加了判空逻辑，也会有可能多个线程同时进入 if (!_instance) 里，发生错误：

static NSObject *_instance;
- (void)foo {
    if (!_instance) {
        _instance = [[NSObject alloc] init];
    }
}

即使不崩溃，多个线程也会产生不同的实例，是不符合预期的

崩溃路径

可以推断出一种复现崩溃的办法：

• A B C 线程同时进入 - (NSObject *)foo 方法
• A 线程先创建 NSObject 实例，赋值给 _instance (_instance = newValue)，_instance 引用计数为 1
• B、C 线程再开始执行，执行到 oldValue = _instance 时，会从 _instance 全局变量中读到 A 线程创建的对象，赋值给各自的 oldValue，oldValue 引用计数为 1
• B 线程在 objc_release(oldValue) 后会释放 oldValue，oldValue 引用计数为 0，oldValue 被销毁
• C 线程在 objc_release(oldValue) 时访问 oldValue，发生崩溃

验证方式

lldb 的 thread continue 指令可以控制仅一个线程执行，其它线程保持挂起。

利用该指令，可以复现崩溃路径，按下面步骤可以验证：

• 准备三个线程执行 [self foo]，并在 -foo 方法里面打上断点：

可以多次测试让 3 个 线程 同时进入断点，进入断点后可以看到 Thread 2、3、4 是创建的 3 个线程：

不加 asm("nop\n") 的话执行完 objc_release(oldValue) 后，foo 函数会直接结束，不太方便在 objc_release(oldValue) 之后打断点进行调试，添加之后 objc_release 之后会有位置打断点（第 4 5 步用到）

• 在 Thread 2 中给汇编代码第 10 行打断点，并执行 thread contine，使 Thread 2 执行完 _instance = newValue ：

可以看到 Thread 2 创建的实例为 0x0000000280df8020

• 使 Thread 3、4 线程 执行完 oldValue = _instance

步骤1：删除断点（每次切换线程都要删掉断点，不然 Xcode 可能会有 bug ...），切换到 Thread 3 ，给第 9 行打断点，并执行 thread continue:

在 Xcode Debug Navitor 中选择线程堆栈可以切换线程

或者使用 lldb，thread select 3 切换线程

步骤2：删除断点，切换到 Thread 4，给第 9 行打断点，并执行 thread continue:

可以发现 Thread 3、4 读到的旧值都是 Thread 2 创建的 0x0000000280df8020

• 使Thread 3 执行完 objc_release(oldValue)

步骤：删除断点，切换到 Thread 3，给第 12 行打断点，并执行 thread continue:

此时 oldValue 引用计数为 0，被销毁

• 使 Thread 4 执行 objc_release(oldValue), 访问 oldValue

步骤：删除断点，切换到 Thread 4，给第 12 行打断点，并执行 thread continue:

在 Thread 3 执行 objc_release(oldValue) 后 oldValue 就已经被销毁了，

Thread 4 再次访问时会发生崩溃

其它测试

• 对成员变量赋值时同样有这个问题

 @property (nonatomic, strong) NSObject *obj;
- (NSObject *)getInstance {
    _obj = [[NSObject alloc] init];
    return _obj;
}

• 局部变量不会有这个问题

局部变量不涉及"将旧值释放"这个操作。

以上就是iOS开发多线程下全局变量赋值崩溃原理详解的详细内容，更多关于多线程全局变量赋值崩溃的资料请关注编程网其它相关文章！