导语
所有语言开发的程序,最终都是转换成汇编语言进而解释成机器编码来执行.
但机器编码是按照顺序执行的,一个复杂的多步操作只能一步步按顺序逐步执行,为了减少用户等待的时间,让程序尽可能快的完成运算,就有了多线程.
什么是进程
进程是指在系统中正在运行的一个应用程序,每个进程之间是独立的,它们均运行在其专用且受保护的内存空间内.若你此时打开了微信,又打开了QQ音乐,则系统会分别启动两个进程.什么是线程
线程是进程的基本执行单元,1个进程若想执行任务,至少要有一个线程,例如你用QQ音乐的一个线程下载一首歌.
看下面这张图,我的Mac系统此时开了这么多进程,每个进程的线程数不一样,你可以自己写一个应用程序,也开18个线程,就会显示在这里.
线程的串行
一个线程中执行的任务是串行的,就是按照顺序一个一个来,在同一时间内1个线程只能执行一个任务.
假如要在一个线程中下载ABC三首歌,则是A - B - C.多线程
一个进程中可以开启多条线程,线程们可以并行执行不同的任务.
**原理 : **同一时间内,CPU其实只能处理一条线程.
1- 对于单核处理器,关于多线程并发执行,其实是CPU快速的在多条线程之间切换调度,如果CPU调度线程的时间足够快,就会造成多线程并发执行的假象.
2- 对于多核处理器,关于多线程的并发执行,是多个CPU在快速的处理多个线程.
优点 :
可同时完成多个任务,防止卡顿,适当的提高了程序的执行效率(例如开启三个线程同时下载ABC)
可适当提高资源利用率(CPU,内存利用率)
缺点 :
开启线程需要占用一定的内存空间(默认主线程占1M,子线程占512KB),若开启的多,会占用大量的内存空间,降低程序的性能.
线程越多,CPU在调度线程上的开销就越大.
多线程会使程序设计更加复杂,例如线程之间的通信,多线程数据的共享.
- 主线程
一个iOS程序运行后,默认会开启一条线程,即主线程,也被称为UI线程.它是其他线程的父线程,
因为iOS中除了主线程,其他子线程都是独立于Cocoa Touch的,所以只有主线程可以更新UI界面.
作用 :显示并刷新UI界面/处理UI事件(点击,滚动,拖拽等)
注意 :请不要将比较耗时的操作放在主线程,因为主线程同一时间只能处理一个事件,如果它去处理耗时操作(比如下载),它就不会再去处理其他事件(比如点击按钮),造成线程阻塞,严重影响UI流畅度,给用户"卡顿"的感觉.
所以,请将耗时操作放在后台线程或其他线程.
举个例子:
- (IBAction)onClickFor:(id)sender
{
//获取当前线程
NSThread *current=[NSThread currentThread];
//使用for循环执行一些耗时操作
for (int i=0; i<10000; i++)
{
//输出线程
NSLog(@"循环---%d---%@",i,current);
}
}
- (IBAction)onClickResponder:(id)sender
{
NSLog(@"用户相应");
}
我首先点击了for循环的按钮,在它循环10000次的过程中,我点击了10下另一个按钮,当然没有反应,但当for循环运行完毕,就相应了我刚刚的10下点击,所以证明,主线程是串行处理事件滴
- 多线程开发方法
随着iOS的发展,有以下四种方式
| 方案 | 简介 | 语言 |
|---|---|---|
| pthreads | 需要自己管理线程生命周期 | C |
| NSThread | 需要自己管理线程生命周期 | OC |
| GCD | 自动管理线程生命周期 | C |
| NSOperation& NSOperationQueue | 自动管理线程生命周期 | OC |
下面分类阐述
pthreads已经几乎不用了,所以重点介绍一下后三种.
NSThread
优点:使用更加面向对象,简单易用,可直接操作线程对象
缺点:需要自己管理线程生命周期,使用互斥锁时会有一定的系统开销.
一个Thread对象就代表一条线程,下面介绍常用方法
创建并启动线程
/** 有两种方法,类方法和对象方法*/
//类方法,创建线程后自动启动
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(loadImage) toTarget:self withObject:nil];
//对象方法,需要先创建一个线程对象,然后调用start方法启动线程,这样创建的好处是,可以在start前对线程进行设置,例如设置优先级
NSThread *thread=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(loadImage) object:nil];
[thread start];
主线程相关
//获取主线程
+ (NSThread *)mainThread;
//判断是否为主线程(类方法)
+ (BOOL)isMainThread
//判断是否为主线程(对象属性)
@property (readonly) BOOL isMainThread;
线程设置
//获取当前线程
+ (NSThread *)currentThread;
//给线程设置名字
@property (nullable, copy) NSString *name;
打印线程会看到编号和名字,需要注意:主线程的编号永远为1
线程调度的优先级,调度优先级的取值范围是0.0
~ 1.0，默认0.5，值越大，优先级越高
+ (double)threadPriority;
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
@property double threadPriority;
线程的状态(开始,取消,阻塞,死亡)
//线程开始
- (void)start;
//线程取消,只是更改了线程的状态,线程依然可以运行
- (void)cancel;
//线程阻塞,类方法,所有的线程都会阻塞
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
//线程死亡,类方法,全死,一旦死亡,将无法再开启
+ (void)exit;
做个试验:
1- 点击按钮A,在主线程输出一句话
2- 点击按钮B,新开辟一个线程去下载网络图片,下载好的图片加载到UIImageView上
3- 点击"阻塞"按钮,让线程阻塞10S,10S期间,你会发下自己的操作(比如点击按钮A或B),都会排到等待序列中,等10S后,才会执行
4- 点击"强制停止",执行的是 [NSThread exit],则再点击任何按钮,都不再相应
线程之间的通信
1- 一个线程传递数据给另一个线程
2- 在一个线程中执行完特定任务后,转到另一个线程继续执行任务
//和主线程之间的通信,传代码块带主线程执行,更新UI必须到主线程,我测试的是无法去其他线程的
-(void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
//和指定线程之间的通信,传代码块到指定线程执行
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
//直接开辟一个子线程,传代码块去他那里执行
- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg;
示例:
- (void)other
{
[self performSelectorInBackground:@selector(backWork) withObject:nil];
}
-(void)backWork
{
NSLog(@"the thread is %@",[NSThread currentThread]);
sleep(2);
[self performSelectorOnMainThread:@selector(mainWork) withObject:nil waitUntilDone:NO];
}
-(void)mainWork
{
NSLog(@"the main thread is %@",[NSThread currentThread]);
}
线程的安全隐患
资源共享 : 多个线程可能访问同一块资源(对象,变量或文件),这样会很容易引起数据错乱或数据安全问题.
**解决方式 : **
线程同步 : 多条线程在同一条线上,按顺序执行任务
互斥锁 : 使用了线程同步技术
互斥锁使用方法 : @synchronized(锁对象) {需要锁定的代码}
注意 : 锁定一份代码只用一把锁,多把无效
互斥锁优点 : 能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
互斥锁缺点 : 需要消耗大量的CPU资源
做个测试
#pragma mark - 线程安全隐患
- (void)safe
{
self.leftTicketsCount=10;
self.thread1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
self.thread1.name = @"售票员A";
self.thread2 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
self.thread2.name = @"售票员B";
self.thread3 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
self.thread3.name=@"售票员C";
}
-(void)sellTickets
{
while (1)
{
int count=self.leftTicketsCount;
if (count>0)
{
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
self.leftTicketsCount= count-1;
NSThread *current=[NSThread currentThread];
NSLog(@"%@--卖了一张票，还剩余%d张票",current,self.leftTicketsCount);
}
else
{
[NSThread exit];
}
}
}
-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[self.thread1 start];
[self.thread2 start];
[self.thread3 start];
}
若加上线程锁
@synchronized(self)//线程锁
{
int count=self.leftTicketsCount;
if (count>0)
{
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
self.leftTicketsCount= count-1;
NSThread *current=[NSThread currentThread];
NSLog(@"%@--卖了一张票，还剩余%d张票",current,self.leftTicketsCount);
}
else
{
[NSThread exit];
}
}
延伸一
还记得OC定义属性时的nonatomic和atomic吗?
atomic :默认属性,原子属性,为setter方法加锁,线程安全,但需要消耗大量的资源
nonatomic : 非原子属性,不会为setter方法加锁,非线程安全,适合内存小的移动设备
建议 :
1- 建议所有属性都声明为nonatomic
2- 尽量避免多线程抢夺同一资源
3- 尽量将加锁,资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理,减小移动客户端的压力
延伸二
关于手机内存和硬盘
请看下面的图,关于本机里的总容量和可用容量是什么?
答案:是硬盘硬盘硬盘,不是内存!
1- 看我这张手绘图,若你是64G手机,安了一堆APP,都是放在你的硬盘里的,每一个APP都有一块自己的空间.
2- 当你打开一个APP,就会在上面的ROM那条,开辟一块内存空间给你用,假如你现在打开了微信,打开了QQ,打开了一堆APP后,然后打开了一个你自己写的/假如没做好内存管理的APP.
3- 假如你这个没做好内存管理的APP是,你加载一个界面的时候,循环生成了100000..个你自定义的控件,而你又没有在didReceiveMemoryWarning中做任何处理,那么运行时会出现什么情况呢?
4- 你现在开始运行你的程序,要加载你那个巨傻的界面了,内存不足,iPhone就会在didReceiveMemoryWarning中提醒你,但你没处理,iPhone就会赶紧关掉你之前打开的,在后台运行的APP,给你腾内存空间,把全部内存空间都让给你用了,还不够!!!然后就崩掉了.
5- 我们平时说的沙盒,是在硬盘里的,我们平时说的内存管理,是运行时管理上面的ROM,我们平时说的缓存,是缓存到硬盘中,运行时先从硬盘去取,硬盘没有再去下载
6- 以上是个人理解,若有错误请大家指正,感激!
PS:
硬盘与内存:
1.你手机中下载的 APP 都在硬盘中存放,当你打开了某一 APP, 它就被移到了内存中,若你按 HOME 键,APP 仍在内存中,再打开时能迅速打开,但若你将它杀掉, 则回到了硬盘,再次打开时,会缓慢的加载,因为要从硬盘移动到内存
CPU
1.它负责计算,比如我们写好一个程序,运行时会有一段加载蓝色进度条的过程,其实是 CPU 将我们写的 OC 语言转化成了计算机能读懂的二进制语言
参考网址
http://www.cnblogs.com/wendingding/p/3805088.html
http://www.cnblogs.com/kenshincui/p/3983982.html#NSOperation