iOS信号量造成线程优先级反转 | 京东云技术团队

在并发队列使用信号量会可能会造成线程优先级反转

一、在iOS16 & XCode14上遇到 - 使用信号量造成线程优先级反转问题 提醒

经过查询资料，发现是在XCode14上增加了工具，比如 ：

Thread Performance Checker （XCode14上默认开启的），这个工具会让APP在运行的时候，发现有例如线程优先级反转和非UI工作在主线程上运行等问题的时候，就会在XCode问题导航栏中提示该卡顿风险警告，可以帮助我们在开发初期就能发现并解决隐含的卡顿风险问题；这个不是崩溃，如果不想要，可以在 “Product -> Scheme - > Edit Scheme 的 Diagnostics 中去掉 Thread Performance Checker勾选”

XCode14还有其他一些新增加的工具类，可参考 iOS卡顿检测

二、关于线程优先级反转

优先级反转（Poiority Inversion） 指高优先级任务需要等待低优先级任务执行完成才能继续执行，这种情况下优先级被反转了。

举例：有三个线程分别为：A、B、C。优先级A > B > C，线程A和B处于挂起状态，等待某一事件发生，线程C正在运行，此时任务C开始使用共享资源Source。在使用Source时，线程A等待事件到来，线程A转为就绪态，因为线程A优先级比线程C高，所以线程A会立即执行。当线程A要使用共享资源Source时，由于共享资源Source正在被线程C使用，因此线程A被挂起，线程C开始运行。如果此时中等优先级线程B等待事件到来，则线程B转为就绪态。由于线程B优先级比线程C高，因此线程B开始运行，直到其运行完毕，线程C才开始运行。直到线程C释放共享资源Source后，线程A才得以执行。在这种情况下，优先级发生了翻转，线程B先于线程A运行。

三、优先级反转会造成什么后果

低优先级的任务比高优先级的任务先执行，导致任务的错乱，逻辑错乱；

可能造成系统崩溃；

死锁；优先级低的线程迟迟得不到调度，具有高优先级的线程不能执行，死锁；

四、怎么避免线程优先级反转

如果当前线程因等待某线程上正在进行的 操作如（block1）而受阻，而系统知道block1的所在的目标线程，系统会通过提高相关线程的优先级来解决优先级反转的问题 （如线程A在尝试获取共享资源而被挂起的期间内，将线程C的优先级提升到同线程A的优先级，等线程C处理结束，降回原优先级，这样能防止C被B抢占）。如果不知道block1所在的目标线程，则无法知道应该提高谁的优先级，也就无法解决反转的问题，如信号量。

五、使用信号量可能会造成线程优先级反转，且无法避免

QoS （Quality of Service），用来指示某任务或者队列的运行优先级；

1、记录了持有者的api都可以自动避免优先级反转，系统会通过提高相关线程的优先级来解决优先级反转的问题，如 dispatch_sync, 如果系统不知道持有者所在的线程，则无法知道应该提高谁的优先级，也就无法解决反转问题。

2、慎用dispatch_semaphore 做线程同步

dispatch_semaphore 容易造成优先级反转，因为api没有记录是哪个线程持有了信号量，所以有高优先级的线程在等待锁的时候，内核无法知道该提高那个线程的优先级（QoS）；

3、dispatch_semaphore 不能避免优先级反转的原因

在调用dispatch\_semaphore\_wait() 的时候，系统不知道哪个线程会调用 dispatch\_semaphore\_signal()方法，系统无法知道owner信息，无法调整优先级。dispatch_group 和semaphore类似，在调用enter()方法的时候，无法预知谁会leave()，所以系统也不知道owner信息

参考资料：

优先级反转

优先级反转那些事儿

Diagnosing Performance issues early

dispatch_semaphore 会造成优先级反转，慎用！

作者：京东零售 孙巧巧

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