Objective-C基础笔记整理（三）多线程篇
- 多线程
- 1、基础概念
- 2、多线程实现方案
- 2.1、pthread
- 2.2、NSTread
- 2.3、GCD
- 2.4、NSOperation
多线程
1、基础概念
- 进程：在系统中正在运行的一个应用程序，例如打开常用的一个软件，系统会启动一个进程，每个线程之间是相互独立的。
- 线程：一个进程要想执行任务，必须至少有一条线程（主线程），线程是进程执行任务的最小单位。
- 线程的串行：一个线程只能执行一个任务，如果要执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务。
- 多线程：一个进程可以开启多条线程，每条线程可以同时执行不同的任务。
多线程的原理
1、CPU只能处理一条线程，只能在一条线程中工作。
2、多线程并发，其实是CPU快速的在多条线程之间的调度。
3、如果开启的线程过多会消耗大量的CPU资源，降低执行效率。
4、一般开启 3 ~ 5 个线程。
2、多线程实现方案
- pthread：通用的多线程API，适用于Unix、Linux、Windows等系统，跨平台、可移植，使用难度大，C语言，线程生命周期由程序员管理。
- NSTread：面向对象，简单易用，可直接操作线程对象，OC语言，线程生命周期由程序员管理。
- GCD：开发中常用的一种方案，替代NSTread等线程技术，充分利用设备的多核，C语言，线程生命周期自动管理。
- NSOperation：底层是GCD，比GCD多了一些更简单实用的功能，使用更加面向对象，OC语言，线程生命周期自动管理。
2.1、pthread
创建线程对象
pthread_t thread;创建线程
/*
第一个参数 线程对象
第二个参数 线程属性
第三个参数 要执行的任务
第四个参数 函数的参数
*/
pthread_create(&thread, NULL, run ,NULL);设置子线程的状态设置为detach，该线程运行结束后会自动释放所有资源。
pthread_detach（）执行方法
void *run(void *param)
{
for (NSInteger i = 0; i < 10000; i++) {
NSLog(@"%zd", i);
}
return NULL;
}2.2、NSTread
创建线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];设置线程名字
thread.name = @"running";qualityOfService 设置优先级
/*
NSQualityOfServiceUserInteractive: 最高：主要用于与UI交互的操作，各种事件处理以及绘制图像等。
NSQualityOfServiceUserInitiated: 次高：执行一些明确需要立即返回结果的任务。
NSQualityOfServiceDefault: 默认：默认的优先级，介于次高级和普通级之间。
NSQualityOfServiceUtility: 普通：用于执行不许要立即返回结果、耗时的操作，下载或者一些媒体操作等。
NSQualityOfServiceBackground: 后台：后台执行一些用户不需要知道的操作，它将以最有效的方式运行。例如一些预处理的操作，备份或者同步数据等等。
*/
thread.qualityOfService = NSQualityOfServiceUserInitiated;开启线程
[thread start];其它常用方法
//判断是否是多线程
+ (BOOL)isMultiThreaded;
//线程休眠
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
//线程休眠时间
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
//退出当前线程
+ (void)exit;
//获取当前线程优先级
+ (double)threadPriority;
// 设置线程优先级 默认为0.5 取值范围为0.0 - 1.0，1.0优先级最高
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;线程通信
1、在1个进程中，多个线程之间需要经常进行通信。
2、例如我们在子线程获取数据后，要回到主线程刷新界面。
3、1个线程传递数据给另1个线程。
4、在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务。
回到主线程或者转到另一个线程的方法
// 返回主线程
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
// 返回指定线程
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;线程状态描述
1、创建线程对象后，线程处于新建New的状态。
2、调用start 开启线程后，会将线程加入到可调度线程池中，此时进入就绪Runnable状态。
3、当CPU调度到当前线程的时候，这时就会处于运行Running的状态。
4、当CPU调度其他线程的时候，当前线程又回到就绪状态。
5、当我们对当前线程调用了sleep或者等待同步锁的时候，此时又会进入线程阻塞Blocked状态。
加入到可调度线程池中。
6、当任务执行完毕或强制退出后，进入到死亡Dead状态，此时线程对象被释放。
借一张图表示一下：
线程安全
1、问题：多条线程抢夺同一块资源，可能会导致数据错乱和数据安全的问题。
2、解决：互斥锁，加锁可以使线程同步（多条线程在同一条线上按顺序的执行任务）。
3、优点：有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题。
4、缺点：需要消耗大量的CPU资源。
//self : 锁对象，必须全局唯一
@synchronized (self) {
//代码片段，需要做的操作
}2.3、GCD
GCD优点
- 自动管理线程生命周期（创建线程–>调度任务–>销毁线程）。
- 只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码。
核心概念：任务和队列
- 任务：执行什么操作。
队列：存放任务。
1、将任务添加到队列中，GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行。 2、任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出。
任务
(1)、同步任务：只能在当前线程执行任务，不具备开启新线程的能力.
dispatch_sync(<#dispatch_queue_t _Nonnull queue#>, <#^(void)block#>)(2)、异步任务：在新的线程中执行任务，具备开启线程的能力.
dispatch_sync(<#dispatch_queue_t _Nonnull queue#>, <#^(void)block#>)队列
(1)、并发队列：可以让多个任务同时执行，并发功能只有在异步函数下才有效.
//1.创建并发队列
/**
第一个参数：c语言字符串，标签
第二个参数：队列的类型
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 并发
DISPATCH_QUEUE_SERIAL 串行
*/
dispatch_queue_t creatCurrrentQueue = dispatch_queue_create("creatCurrrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
//2.获取全局的并发队列
/**
第一个参数：优先级 选择默认的优先级
第二个参数：留给以后用的 暂时传0
*/
dispatch_queue_t getGlobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);(2)、串行队列：让任务一个接一个执行.
//1.创建串行队列
dispatch_queue_t creatQueue = dispatch_queue_create("creatQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
//2.获取全局的串行队列主队列 主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列,放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
dispatch_queue_t getQueue = dispatch_get_main_queue();常用组合方式
// 异步函数 + 获取全局并发队列 --- 例如获取数据
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 异步函数 + 获取全局串行队列（主队列）--- 例如 回到主线程 刷新UI界面
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
});
});同步函数 + 主队列：死锁
//1.获得主队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
//2.同步函数
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});1、给主线程中添加任务，同步函数要求立刻马上执行任务，而主队列安排主线程来执行任务，
但当前主线程在等待方法执行完毕, 因此就会相互等待而发生死锁。
2、如果此方法在子线程中调用，则不会形成死锁。
其它GCD使用方式
(1)、延迟执行
/*
第一个参数:延迟时间
第二个参数:要执行的代码
如果想让延迟的代码在子线程中执行，也可以更改在哪个队列中执行 dispatch_get_main_queue() -> dispatch_get_global_queue(0, 0)
*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
//执行内容
});(2)、只执行一次，例如单例
//整个程序运行过程中只会执行一次
//onceToken用来记录该部分的代码是否被执行过
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
NSLog(@"-----");
});(3)、队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
});(4)、快速迭代：开启多条线程，并发执行，相比于for循环在耗时操作中极大的提高效率和速度
/*
第一个参数:迭代的次数
第二个参数:在哪个队列中执行
第三个参数:block要执行的任务
*/
dispatch_apply(10, queue, ^(size_t index) {
});2.4、NSOperation
NSOperation是苹果对GCD的封装，完全面向对象，不用考虑线程的生命周期、同步、加锁等问题。
NSOperation和NSOperationQueue分别对应GCD的任务和队列。
NSOperation和NSOperationQueue实现多线程的具体步骤：
1、将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中。
2、将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中。
3、系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来，将其封装的操作放到一条新线程中执行。
NSOperation
NSOperation是个抽象类，并不具备封装操作的能力，必须使用它的子类，它的子类有三种：
(1)、NSInvocationOperation
/*
第一个参数:目标对象
第二个参数:选择器,要调用的方法
第三个参数:方法要传递的参数
*/
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
//启动操作
[op start];(2)、NSBlockOperation(常用)
//1.封装操作
NSBlockOperation *blockOperation= [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//要执行的操作，在主线程中执行
}];
//2.追加操作，追加的操作在子线程中执行，可以追加多条操作
[blockOperation addExecutionBlock:^{
//追加的操作
}];
//启动操作
[blockOperation start];(3)、自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法
-(void)main
{
// 要执行的操作
}NSOperationQueue
队列：
(1)、主队列：通过mainQueue获得，凡是放到主队列中的任务都将在主线程执行
(2)、非主队列：直接alloc init出来的队列。非主队列同时具备了并发和串行的功能，通过设置最大并发数属性来控制任务是并发执行还是串行执行
(3)、NSOperation可以调用start方法来执行任务，但默认是同步执行的，如果将NSOperation添加到NSOperationQueue（操作队列）中，系统会自动异步执行NSOperation中的操作
添加操作到NSOperationQueue中
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;NSOperation和NSOperationQueue结合使用创建多线程
// 1. 创建非主队列 同时具备并发和串行的功能，默认是并发队列
NSOperationQueue *queue =[[NSOperationQueue alloc]init];
// 2. 封装操作
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//操作
}];
// 3. 将封装操作加入主队列
// 也可以不获取封装操作对象 直接添加操作到队列中
//[queue addOperationWithBlock:^{
// 操作
//}];
[queue addOperation:op1];NSOperation和NSOperationQueue的重要属性和方法
NSOperation的依赖
// 操作one依赖two，即one必须等two执行完毕之后才会执行
[one addDependency:two];
// 移除依赖
[one removeDependency:two];NSOperation操作监听
op1.completionBlock = ^{
NSLog(@"op1已经完成了---%@",[NSThread currentThread]);
};NSOperation线程之间的通信方法
// 回到主线程刷新UI
[[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
//刷新操作
}];