iOS-多线程-NSOperation

和GCD的对比

操作队列，比GCD更早，GCD在设计上很多都是基于操作队列的原理构建的。在iOS4之后，操作队列的底层都是由GCD来实现的。
GCD是纯c的语法函数，操作队列是oc语法对象。
操作队列能提供比GCD更精细的控制，比如：

取消某个操作（开始之前可以取消，已经开始的任务无法取消）。
设置操作之间的依赖关系、设置操作的优先级。（GCD只能对queue设置优先级）
状态控制。对单个NSOperation 状态属性isReady、isExecuting、 isCancelled、isFinished通过kvo监控，执行完毕之后获得通知。

一、NSOperation简介

NSOperation是苹果提供给我们的一套多线程解决方案。实际上NSOperation是基于GCD更高一层的封装，但是比GCD更简单易用、代码可读性也更高。

NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程。因为默认情况下，NSOperation单独使用时系统同步执行操作，并没有开辟新线程的能力，只有配合NSOperationQueue才能实现异步执行。

因为NSOperation是基于GCD的，那么使用起来也和GCD差不多，其中，NSOperation相当于GCD中的任务，而NSOperationQueue则相当于GCD中的队列。NSOperation实现多线程的使用步骤分为三步：

创建任务：先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中。
创建队列：创建NSOperationQueue对象。
将任务加入到队列中：然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中。
之后呢，系统就会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来，在新线程中执行操作。

下面我们来学习下NSOperation和NSOperationQueue的基本使用。

二、NSOperation和NSOperationQueue的基本使用

1. 创建任务

NSOperation是个抽象类，并不能封装任务。我们只有使用它的子类来封装任务。我们有三种方式来封装任务。

使用子类NSInvocationOperation
使用子类NSBlockOperation
定义继承自NSOperation的子类，通过实现内部相应的方法来封装任务。
在不使用NSOperationQueue，单独使用NSOperation的情况下系统同步执行操作，下面我们学习以下任务的三种创建方式。

1. 使用子类- NSInvocationOperation:

// 1.创建NSInvocationOperation对象
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];

// 2.调用start方法开始执行操作
[op start];

- (void)run
{
    NSLog(@"------%@", [NSThread currentThread]);
}

输出结果：
2016-09-05 14:29:58.483 NSOperation[15834:2384555] ------{number = 1, name = main}
从中可以看到，在没有使用NSOperationQueue、单独使用NSInvocationOperation的情况下，NSInvocationOperation在主线程执行操作，并没有开启新线程。

2. 使用子类- NSBlockOperation

NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    // 在主线程
    NSLog(@"------%@", [NSThread currentThread]);
}];

[op start];

输出结果：
2016-09-05 14:33:15.268 NSOperation[15884:2387780] ------{number = 1, name = main}
我们同样可以看到，在没有使用NSOperationQueue、单独使用NSBlockOperation的情况下，NSBlockOperation也是在主线程执行操作，并没有开启新线程。

但是，NSBlockOperation还提供了一个方法addExecutionBlock:，通过addExecutionBlock:就可以为NSBlockOperation添加额外的操作，这些额外的操作就会在其他线程并发执行。

- (void)blockOperation
{
    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        // 在主线程
        NSLog(@"1------%@", [NSThread currentThread]);
    }];    

    // 添加额外的任务(在子线程执行)
    [op addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"2------%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"3------%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"4------%@", [NSThread currentThread]);
    }];

    [op start];
}

输出结果：
2016-09-05 14:36:59.353 NSOperation[15896:2390616] 1------{number = 1, name = main}
2016-09-05 14:36:59.354 NSOperation[15896:2390825] 2------{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 14:36:59.354 NSOperation[15896:2390657] 3------{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 14:36:59.354 NSOperation[15896:2390656] 4------{number = 4, name = (null)}

可以看出，blockOperationWithBlock:方法中的操作是在主线程中执行的，而addExecutionBlock:方法中的操作是在其他线程中执行的。

3. 定义继承自NSOperation的子类

先定义一个继承自NSOperation的子类，重写main方法
YSCOperation.h

#import 

@interface YSCOperation : NSOperation

@end

YSCOperation.m

#import "YSCOperation.h"

@implementation YSCOperation
/**
 * 需要执行的任务
 */

- (void)main
{
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        NSLog(@"1-----%@",[NSThread currentThread]);
    }    
}

@end

然后使用的时候导入头文件YSCOperation.h。

// 创建YSCOperation
YSCOperation *op1 = [[YSCOperation alloc] init];

[op1 start];

输出结果：
2016-09-05 18:15:59.674 NSOperation[16566:2501606] 1-----{number = 1, name = main}
2016-09-05 18:15:59.675 NSOperation[16566:2501606] 1-----{number = 1, name = main}

可以看出：在没有使用NSOperationQueue、单独使用自定义子类的情况下，是在主线程执行操作，并没有开启新线程。

2. 创建队列

和GCD中的并发队列、串行队列略有不同的是：NSOperationQueue一共有两种队列：主队列、其他队列。其中其他队列同时包含了串行、并发功能。下边是主队列、其他队列的基本创建方法和特点。

主队列
凡是添加到主队列中的任务（NSOperation），都会放到主线程中执行
NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
其他队列（非主队列）
添加到这种队列中的任务（NSOperation），就会自动放到子线程中执行
同时包含了：串行、并发功能
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

3. 将任务加入到队列中

前边说了，NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程。
那么我们需要将创建好的任务加入到队列中去。总共有两种方法

- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
需要先创建任务，再将创建好的任务加入到创建好的队列中去
- (void)addOperationToQueue
{
    // 1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 2. 创建操作  
    // 创建NSInvocationOperation    
    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];    
    // 创建NSBlockOperation    
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; ++i) {
            NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    }];

    // 3. 添加操作到队列中：addOperation:   
    [queue addOperation:op1]; // [op1 start]    
    [queue addOperation:op2]; // [op2 start]
}

- (void)run
{
    for (int i = 0; i < 2; ++i) {
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
    }
}

输出结果：
2016-09-05 17:06:00.241 NSOperationQueue[16201:2452281] 1-----{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 17:06:00.241 NSOperationQueue[16201:2452175] 2-----{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 17:06:00.242 NSOperationQueue[16201:2452175] 2-----{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 17:06:00.241 NSOperationQueue[16201:2452281] 1-----{number = 3, name = (null)}

可以看出：NSInvocationOperation和NSOperationQueue结合后能够开启新线程。

- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
无需先创建任务，在block中添加任务，直接将任务block加入到队列中。
- (void)addOperationWithBlockToQueue
{
    // 1. 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 2. 添加操作到队列中：addOperationWithBlock:
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; ++i) {
            NSLog(@"-----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    }];
}

输出结果：
2016-09-05 17:10:47.023 NSOperationQueue[16293:2457487] -----{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 17:10:47.024 NSOperationQueue[16293:2457487] -----{number = 2, name = (null)}

可以看出addOperationWithBlock:和NSOperationQueue能够开启新线程，进行并发执行。

三、控制串行执行和并行执行的关键

之前我们说过，NSOperationQueue创建的其他队列同时具有串行、并发功能，上边我们演示了并发功能，那么他的串行功能是如何实现的？

这里有个关键参数maxConcurrentOperationCount，叫做最大并发数。

最大并发数：maxConcurrentOperationCount

maxConcurrentOperationCount默认情况下为-1，表示不进行限制，默认为并发执行。
当maxConcurrentOperationCount为1时，进行串行执行。
当maxConcurrentOperationCount大于1时，进行并发执行，当然这个值不应超过系统限制，即使自己设置一个很大的值，系统也会自动调整。

- (void)opetationQueue
{
    // 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 设置最大并发操作数
    //    queue.maxConcurrentOperationCount = 2;
    queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 就变成了串行队列

    // 添加操作
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.01];
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.01];
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"3-----%@", [NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.01];
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"4-----%@", [NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.01];
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"5-----%@", [NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.01];
    }];

    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"6-----%@", [NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.01];
    }];
}

最大并发数为1输出结果：
2016-09-05 17:21:54.124 NSOperationQueue[16320:2464630] 1-----{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 17:21:54.136 NSOperationQueue[16320:2464631] 2-----{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 17:21:54.148 NSOperationQueue[16320:2464630] 3-----{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 17:21:54.160 NSOperationQueue[16320:2464631] 4-----{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 17:21:54.171 NSOperationQueue[16320:2464631] 5-----{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 17:21:54.184 NSOperationQueue[16320:2464630] 6-----{number = 2, name = (null)}

最大并发数为2输出结果：
2016-09-05 17:23:36.030 NSOperationQueue[16331:2466366] 2-----{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 17:23:36.030 NSOperationQueue[16331:2466491] 1-----{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 17:23:36.041 NSOperationQueue[16331:2466367] 3-----{number = 4, name = (null)}
2016-09-05 17:23:36.041 NSOperationQueue[16331:2466366] 4-----{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 17:23:36.053 NSOperationQueue[16331:2466366] 6-----{number = 3, name = (null)}
2016-09-05 17:23:36.053 NSOperationQueue[16331:2466511] 5-----{number = 5, name = (null)}

可以看出：当最大并发数为1时，任务是按顺序串行执行的。当最大并发数为2时，任务是并发执行的。而且开启线程数量是由系统决定的，不需要我们来管理。这样看来，是不是比GCD还要简单了许多？

四、操作依赖

NSOperation和NSOperationQueue最吸引人的地方是它能添加操作之间的依赖关系。比如说有A、B两个操作，其中A执行完操作，B才能执行操作，那么就需要让B依赖于A。具体如下：

- (void)addDependency
{
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"1-----%@", [NSThread  currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread  currentThread]);
    }];

    [op2 addDependency:op1];    // 让op2 依赖于 op1，则先执行op1，在执行op2

    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
}

输出结果：
2016-09-05 17:51:28.811 操作依赖[16423:2484866] 1-----{number = 2, name = (null)}
2016-09-05 17:51:28.812 操作依赖[16423:2484866] 2-----{number = 2, name = (null)}

可以看到，无论运行几次，其结果都是op1先执行，op2后执行。

五、一些其他方法

-(void)cancel; NSOperation提供的方法，可取消单个操作
-(void)cancelAllOperations; NSOperationQueue提供的方法，可以取消队列的所有操作
-(void)setSuspended:(BOOL)b; 可设置任务的暂停和恢复，YES代表暂停队列，NO代表恢复队列
-(BOOL)isSuspended; 判断暂停状态

注意：

这里的暂停和取消并不代表可以将当前的操作立即取消，而是当当前的操作执行完毕之后不再执行新的操作。
暂停和取消的区别就在于：暂停操作之后还可以恢复操作，继续向下执行；而取消操作之后，所有的操作就清空了，无法再接着执行剩下的操作。

六、状态控制

我们可以自行控制NSOperation的状态：

重写start方法，我们需要自行控制状态。

参考：

52个有效方法
http://www.jianshu.com/p/4b1d77054b35