深入浅出iOS多线程(一)——线程的概念

深入浅出iOS多线程(一)——线程的概念
深入浅出iOS多线程(二)——pthraed和NSThread的使用
深入浅出iOS多线程(三)——GCD多线程
深入浅出iOS多线程(四)——NSOperation多线程
深入浅出iOS多线程(五)——多线程锁

想要深入线程就必须了解进程。

进程

什么是进程？

进程是正在运行的程序的实例,是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它可以申请和拥有系统资源，是一个动态的概念，是一个活动的实体。是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础。

主要概念

• 进程是一个实体(文本区域、数据区域、堆栈区域)
• 进程是一个“执行中的程序”(操作系统正在执行的程序)

进程的特征

• 动态行：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。
• 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行。
• 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位。
• 异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。

进程的应用

Mac中执行的Xcode、在活动监视器中查看到的进程，都是进程的应用。

线程

什么是线程？

线程是指程序在执行过程中，能够执行程序代码的一个执行单元，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

主要概念

• 进程中可以拥有多个线程，但是至少有一个线程
• 进程的任务都在线程中执行。

特点

• 轻型实体线程的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少、能够保证独立运行的资源。
• 独立调度和分派的基本单位线程是能独立运行的基本单位，因而也是调度跟分派的基本单位，由于线程很轻所以线程切换非常快并且开销小。
• 可并发执行在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行。
• 共享进程资源在同一个线程中的各个线程，都可以共享该进程的所有资源。

线程与进程的区别？

• 资源：同一进程里的所有线程是资源共享的，进程与进程之间是相互独立的，某一个进程之中的线程在其他进程中不可见。
• 通信：进程的通讯需要IPC，而线程之间的通信可以通过全局变量来进行通信，不过这种通信需要同步锁、互斥锁的帮助来保证数据的一致性。
• 调度和切换：线程切换比进程切换快很多。
• 线程不是一个可执行的实体。

线程的串行

线程中的任务的执行是串行的。

• 如果要在一个线程中执行多个任务，那么只能一个一个的去执行
• 同一时间内，一个线程只能执行一个任务

例子

我们在一个线程中下载3个图片，img1、img2、img3

多个线程的并行

多个线程之间默认是并行的

• 一个进程可以开启多个线程，每个线程可以并行的去执行任务。
• 多线程技术可以提高程序的执行效率。

例子

在一个线程中下载多个文件，是串行的，那么下载3个img开启3个线程？

开启多个任务的并行线程.png

多线程的原理

• 同一时间，CPU只能处理一个线程，只有一个线程在工作。
• 多线程的并发执行，其实是cpu快速的在多条线程之间调度(切换)
• 如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多个线程并发执行的假象。

多线程的状态

多个线程并发的实现原理：

1.就绪：当创建一个线程的时候，New了一个thread，从Start开始，这个线程会进入到就绪状态，也就是当前线程已在可调度线程池中。

2.执行：CPU会自动运行和切换可调度线程池中的线程。

3.阻塞：如果sleep、锁等操作可以将线程阻塞，并移除可调度线程池中的当前线程，sleep、锁等完成以后，将当前线程加入到可调度线程池中。

4.死亡：当线程池执行完毕，或者异常强制退出的时候，该线程被移除可调度线程池，并死亡(Dead)。

多线程的优缺点

优点

• 提高执行效率
• 提高资源利用率

缺点

• 创建线程是有开销的。
• 开启大量线程，会降低程序的性能。
• 线程越多，CPU的调度开销就越大。
• 程序会变得复杂，线程的通信，线程的数据共享等。

多线程在iOS开发中的应用

iOS主线程

• 一个iOS程序运行后，默认会开启一个线程：主线程

iOS主线程的作用

• 显示、刷新UI界面
• 处理UI事件

使用须知

• 耗时操作不要放入主线程，如果放入主线程会影响UI的流畅度，造成卡顿

iOS中多线程的实现方式

方案	简介	语言	生命周期管理	使用频率
pthread	1.一套通用的多线程API。2.适用于Unix、Linux、Windows操作系统。3.跨平台、可移植。4.使用难度大	C	手动管理	几乎不用
NSThread	1.使用更加面向对像。2.简单易用，可直接操作线程对象	OC	手动管理	较少使用
GCD	1.替代NSThread等线程技术。2.充分利用设备的多核。	C	自动管理	经常使用
NSOperation	1.基于GCD（底层GCD）。2.比GCD多了一些更简单实用的功能。3.使用更加面向对象	OC	自动管理	经常使用