拾遗系列（八）多线程（NSThread、GCD、NSOperation）

多线程实现方案

技术方案	简介	语言	线程生命周期	使用频率
pthread	一套通用的多线程API、适用于Unix\Linux\Windows等系统、跨平台\可移植、使用难度大	C	程序员管理	几乎不用
NSThread	使用更加面向对象、简单易用，可直接操作线程对象	OC	程序员管理（程序员自己创建，销毁由系统处理）	几乎不用
GCD	旨在替代NSThread等线程技术、充分利用设备的多核	C	自动管理	经常使用
NSOperation	基于GCD（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	自动管理	经常使用

一、NSThread（了解）

一个NSThread对象就代表一条线程

创建、启动线程

方法一

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];
// 线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法

方法二

创建线程后自动启动线程

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

方法二创建线程方式的优缺点

• 优点：简单快捷
• 缺点：无法对线程进行更详细的设

主线程相关用法

+ (NSThread *)mainThread; // 获得主线程
- (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程
+ (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程 ,[NSThread iaMainThread] 在run方法中判断是否是主线程

获得当前线程

NSThread *current = [NSThread currentThread];

互斥锁

@synchronized(self) {
    //需要锁定的代码
}

注意：锁定1份代码只用1把锁，用多把锁是无效的

互斥锁的优缺点

• 优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
• 缺点：需要消耗大量的CPU资源

互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源

原子和非原子属性

OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择

• atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）
• nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁

线程间通信（一）

- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

NSThread:子线程中下载图片

[self performSelectorInBackground:@selector(download) withObject:nil];

- (void)download
{
    // 图片的网络路径
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://123.jpg"];

    // 加载图片
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

    // 生成图片
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];

    // 回到主线程，显示图片
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:NO];
//    [self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
//    [self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
}

- (void)showImage:(UIImage *)image
{
    self.imageView.image = image;
}

线程通信（二） (不常用)

端口：
NSPort、NSMessagePort、NSMatchPort

二、GCD

注：可查看前面的GCD博客

优点

• GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
• GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）
• GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）
• 程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

GCD中有2个核心概念

• 任务：执行什么操作
• 队列：用来存放任务

GCD的使用就2个步骤

• 定制任务

  • 确定想做的事情

• 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
  • 任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

GCD中有2个用来执行任务的函数

• 用同步的方式执行任务

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

• 用异步的方式执行任务

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

同步和异步的区别

• 同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
• 异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

队列的类型

GCD的队列可以分为2大类型

• 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）

  • 可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）
  • 并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效

• 串行队列（Serial Dispatch Queue）

  • 让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）

barrier 栅栏

dispatch_barrier_async(queue, ^{
        NSLog(@"----barrier-----%@", [NSThread currentThread]);
    });

GCD:子线程中下载图片

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 图片的网络路径
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://image.jpg"];

    // 加载图片
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

    // 生成图片
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];

    // 回到主线程
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
        });
    });

延时执行

• 调用NSObject的方法

[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

• 使用GCD函数

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后异步执行这里的代码...
});

• NSTimer

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:NO];

单例模式

一次性代码(全局性)

使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次,执行完一次之后就相当于注销那些代码

static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
});

.h文件

@interface KDMCar : NSObject
+ (instancetype)sharedCar;
@end

.m文件

#import "KDMCar.h"

@interface KDMCar() // <NSCopying>

@end

@implementation KDMCar

static KDMCar *_car;

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _car = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _car;
}

+ (instancetype)sharedCar
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _car = [[self alloc] init];
    });
    return _car;
}

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    return _car;
}
@end

说明：单例模式下car1、car2、car3实例都一样

KDMCar *car1 = [[KDMCar alloc]init];
会调用allocWithZone方法

KDMCar *car2 = [KDMCar sharedCar];

KDMCar *car3 = [car2 copy];
会调用copyWithZone方法

三、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

NSOperation子类

1. NSInvocationOperation

NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[op start];

默认情况下，调用了start方法后并不会开一条新线程去执行操作，而是在当前线程同步执行操作。

只有将NSOperation放到一个NSOperationQueue中，才会异步执行操作

2. NSBlockOperation

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

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

[op addExecutionBlock:^{
    NSLog(@"下载3------%@", [NSThread currentThread]);
}];

[op addExecutionBlock:^{
    NSLog(@"下载4------%@", [NSThread currentThread]);
}];

[op start];

只要NSBlockOperation封装的操作数 > 1，就会异步执行操作

3. 自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法

.h文件
@interface KDMOperation : NSOperation

@end
.m文件
@implementation KDMOperation

/**
 * 需要执行的任务
 */
- (void)main
{
// 新建一个自动释放池，如果是异步执行操作，那么将无法访问到主线程的自动释放池  
    @autoreleasepool {  
       for (NSInteger i = 0; i<1000; i++) {
        NSLog(@"download1 -%zd-- %@", i, [NSThread currentThread]);
    }
    //在执行一个比较耗时操作结束后可以判断线程是否关闭
    if (self.isCancelled) return;

    for (NSInteger i = 0; i<1000; i++) {
        NSLog(@"download2 -%zd-- %@", i, [NSThread currentThread]);
    }
    if (self.isCancelled) return;
    }  
}

@end

NSOperationQueue

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;

// 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 添加操作
//    [queue addOperationWithBlock:^{
        ...
//    }];

最大并发数

queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 就变成了串行队列

监听操作的执行

如果我们想在一个NSOperation执行完毕后做一些事情，就调用NSOperation的setCompletionBlock方法来设置想做的事情

operation.completionBlock = ^() {  
    NSLog(@"执行完毕");  
};  

[operation setCompletionBlock:^() {  
    NSLog(@"执行完毕");  
}];  

队列的取消、暂停、恢复

取消队列的所有操作

- (void)cancelAllOperations;

取消单个操作

- (void)cancel方法

暂停和恢复队列

- (void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暂停队列，NO代表恢复队列
- (BOOL)isSuspended;

操作依赖

NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序

比如一定要让操作A执行完后，才能执行操作B

[operationB addDependency:operationA]; // 操作B依赖于操作A

可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系

回主线程

[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
     //可处理UI
}];