iOS多线程编程

一、多线程概述

• 一个程序进入内存运行时就成了一个进程,一个进程包含若干线程,其中必有一个主线程.线程之间运行是独立的.

• 多线程优势

1. 线程之间容易共享内存,进程间不能.
2. 充分发挥多核处理器的优势,不同任务分配给不同处理器,进入“并行运算”的状态
3. 将耗时、轮询或并发需求高的任务分配到其他线程进行,主线程负责统一更新界面,这样使用户体验更好.

• 多线程劣势

1. 占内存(默认住线程1M 子线程512K)
2. CPU开销大(一般同时开启线程小于5个).
3. 程序设计变得复杂.

• 多线程状态
  1.新建(New):分配内存,初始化内部成员变量的值
  2.就绪(Runable):创建方法调用的栈和计数器
  3.运行(Running):运行状态
  4.终止(Exit):线程终止
  5.阻塞(Blocked):线程需要暂停一段时间

二、iOS多线程技术

• pthread
  1.跨平台,可移植
  2.使用难度大
  3.C语言

• NSThread
  1.面向对象
  2.直接操作线程对象
  3.Objective-C

• GCD
  1.替代NSThread
  2.充分利用多核技术
  3.C语言

• NSOperation
  1.基于GCD,更简单
  2.更面向对象
  3.Objective-C

三、NSThread三种创建线程的方法及阻塞线程的测试

在storyboard里放一个Button和一个Text View(用来测试线程的阻塞)

• 线程一启动就会执行self的run:方法
• 测试阻塞线程时,由于test方法处在主线程,Debug栏一直输出,所以拖动文本视图没有任何反应.

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
    // Dispose of any resources that can be recreated.
}

//获取当前、主线程
- (IBAction)ClickBtn:(id)sender {
    NSThread *current = [NSThread currentThread];
    NSLog(@"Current thread %@ ",current);
    
    NSThread *main = [NSThread mainThread];
    NSLog(@"Main thread %@",main);    

    [self threadCreate1];

    //第二种方法  [self threadCreate2];
    //第三种方法  [self threadCreate3];
    //测试阻塞方法  [self threadTest];
}

//输出当前线程
- (void)run:(NSString *)param{
    NSThread *current = [NSThread currentThread];
    for(int i = 0; i<10; i++){
        NSLog(@"%@ run %@",current,param);
    }
}

- (void)threadCreate1{
    NSThread *threadA =[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"线程A参数"];
    threadA.name = @"线程A";
    [threadA start];
    
    NSThread *threadB =[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"线程B参数"];
    threadB.name = @"线程B";
    [threadB start];
}

- (void)threadCreate2{
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"方式2参数"];
}

//隐式创建并启动线程,在后台线程中执行
- (void)threadCreate3{
    [self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"方式3参数"];
}

//测试阻塞线程
- (void)threadTest{
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    for (int i=0 ; i<10000; i++) {
        NSLog(@"-----%d",i);
    }
}              
@end

四、线程间的安全隐患

• 线程共享会造成资源抢夺,引起数据错乱及安全问题

加锁前后示意图

• 使用 @synchronized(obj) 修饰同步代码块

五、线程间的通信

• 主线程的方法 performSelectorOnMainThread:(SEL) withObject:(id) waitUntilDone:(BOOL)
• 子线程的方法 performSelector:(SEL) onThread:(NSThread *) withObject:(id) waitUntilDone:(BOOL)

GCD（Grand Central Dispatch）

• 基于C语言
• 系统完全管理线程, 无需编写线程代码

一、队列（Dispatch Queue）

• 将长期运行任务(代码块)拆成多个工作单元并添加到队列中,系统代为管理并放到多个线程上执行
• FIFO(先进先出)原则,先进队列先处理,但由于执行时间不同,不一定先结束
• 分类：
  1.Serial Dispatch Queue（串行队列）: 底层线程池只有一个线程,一次执行一个任务,执行完一个任务才能执行下一个
  2.Concurrent Dispatch Queue（并行队列）: 底层线程池有多个线程,按FIFO原则执行多任务

二、创建队列

1.获取全局并发队列（Global Concurrent Dispatch Queue）

• 全局并发队列可以按FIFO顺序并行执行多个任务
• 用dispatch_get_global_queue(long identifier, unsigned long flags)获取队列
  第一个参数用于指定队列优先级,含4个宏定义常量:
  #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 //高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 //默认(中)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) //低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN //后台

2.创建串、并行队列（Serial And Concurrent Dispatch Queue）

• 创建队列
  dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char * label, dispatch_queue_attr_t attr)
  第一个参数表示队列的字符串
  第二个参数控制串并发队列(设为NULL默认串行):
  DISPATCH_QUEUE_SERIAL //串行
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT //并行

3.获取主队列

• 主队列在主线程中执行
• 用dispatch_get_main_queue()获取主队列

三、提交任务

1.同步添加任务到队列,不具备开启新线程能力,阻塞调用线程直到相应任务完成

• 调用函数
  dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, ^(void)block) //代码块
dispatch_sync_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work) //函数

2.异步在新线程执行任务,可以让线程池立即执行,调用其他线程做其他事情,应尽可能使用异步.

• 调用函数:
  dispatch_async(dispatch_queue_t queue, ^(void)block) //代码块
dispatch_async_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work) //函数
• 在storyboard放两个Button分别执行串、并行任务

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

dispatch_queue_t serialQueue;
dispatch_queue_t globalQueue;

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //创建串行队列
    serialQueue = dispatch_queue_create("serQ", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //全局并发队列
    globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
}

//串行异步执行任务
- (IBAction)asynSerial:(id)sender {
    dispatch_async(serialQueue, ^{
        for (int i = 0; i<10; i++) {
            NSLog(@"%@  task1  %d",[NSThread currentThread],i);
        }
    });
    dispatch_async(serialQueue, ^{
        for (int i = 0; i<10; i++) {
            NSLog(@"%@  task2  %d",[NSThread currentThread],i);
        }
    });
}

//并行异步执行任务
- (IBAction)asynConcurrent:(id)sender {
    dispatch_async(globalQueue, ^{
        for (int i = 0; i<10; i++) {
            NSLog(@"%@  task1  %d",[NSThread currentThread],i);
        }
    });
    
    dispatch_async(globalQueue, ^{
        for (int i = 0; i<10; i++) {
            NSLog(@"%@  task2  %d",[NSThread currentThread],i);
        }
    });
}
@end

四、单次或重复执行任务

• 单次执行dispatch_once(dispatch_once_t * predicate, ^(void)block)
• 多次执行dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t queue, ^(size_t)block)

五、调度队列组

• 将多个block组成一组,监听此组任务是否全部完成.
  1.创建队列组对象dispatch_group_create()
  2.调度队列组dispatch_group_async()
  3.通知:任务执行完后通知执行其他操作dispatch_group_notify()

NSOperation

• NSOperation实例代表一个多线程任务

新建一个继承NSOperation的类.

//Download.h

#import 
#import 

@class Download;

//定义代理
@protocol DownloadDelegate 

//下载方法
- (void)download:(Download *)operation image:(UIImage *)image;

@end

@interface Download : NSOperation

@property (nonatomic, strong)NSString *url;

//代理属性
@property (nonatomic, weak)iddelegate;
@end

//Download.m

#import "Download.h"

@implementation Download

//重写main方法
- (void)main
{
    @autoreleasepool {
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.url];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage  imageWithData:data];
        [[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
            NSLog(@"download finished");
            if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(download:image:)]) {
                [self.delegate download:self image:image];
            }
        }];
    }
}
@end

在storyboard中放一个Image View

//ViewController.m

#import "ViewController.h"
#import "Download.h"

@interface ViewController ()

@property (strong, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    
    //下载操作
    Download *operation = [[Download alloc]init];
    operation.delegate = self;
    operation.url =@"https://mir-s3-cdn-cf.behance.net/project_modules/max_1200/943ff442182699.57c4298d2eb2a.png" ;

    //操作加到队列中
    [queue addOperation:operation];
}

//执行操作
- (void)download:(Download *)operation image:(UIImage *)image{
    self.imageView.image = image;
}

- (void)didReceiveMemoryWarning {
    [super didReceiveMemoryWarning];
}
@end

运行结果

---

若提示:
App Transport security has blocked a cleartext HTTP (http://) resource load since it is insecure. Temporary exceptions can be configured via your app's Info.plist file.
解决方法:

加上Allow Arbitrary Loads 并设置为YES