Что такое условие гонки (race condition)?

Race condition возникает, когда два или более потока выполняют код, который обращается к одним и тем же общим данным одновременно, и результат выполнения зависит от порядка, в котором потоки выполняются. Если потоки не синхронизированы должным образом, итоговое состояние данных может быть непредсказуемым и некорректным.

Пример в iOS-разработке: два потока пытаются одновременно обновить переменную-счетчик.

var counter = 0

func incrementCounter() {
    // Первый поток читает counter (например, 5)
    // Второй поток читает counter (например, 5)

    // Первый поток выполняет инкремент (5 + 1 = 6)
    // Второй поток выполняет инкремент (5 + 1 = 6)

    // Первый поток записывает 6 в counter
    // Второй поток записывает 6 в counter

    // Ожидаемое значение: 7, фактическое значение: 6
    counter += 1
}

// Вызов incrementCounter() из нескольких потоков

Для предотвращения race condition используются механизмы синхронизации:

• Locks (блокировки): Мьютексы (Mutexes) или семафоры (Semaphores) для обеспечения эксклюзивного доступа к разделяемым ресурсам.
• Queues (очереди): Использование последовательных диспетчерских очередей (Serial Dispatch Queues) в Grand Central Dispatch (GCD) для выполнения кода, работающего с общими данными, строго последовательно.
• Atomic Operations (атомарные операции): Операции, которые гарантированно выполняются целиком или не выполняются вовсе, без возможности прерывания другим потоком.
• Value Types (типы значений): Использование структур вместо классов для предотвращения нежелательных побочных эффектов при передаче или изменении.
• Thread Sanitizer: Инструмент в Xcode для выявления условий гонки во время выполнения.

// Пример с последовательной очередью (GCD)
let counterQueue = DispatchQueue(label: "com.yourapp.counterQueue")
var safeCounter = 0

func safeIncrementCounter() {
    counterQueue.sync { // Синхронное выполнение в очереди
        safeCounter += 1
    }
}