多线程Note

iOS里多线程有四种解决方案

1.Pthreads

2.NSThread

3.GCD

4.NSOperation & NSOperationQueue

1.Pthreads

这是一套通用的的解决方案，因为这是符合POSIX标准的线程，基于C语言，在类Unix操作系统（Unix...Linux...Mac OS X）都使用了Pthreads作为操作系统的线程。移植性强，通用。

2.NSThread

这是经过苹果公司封装后，具备面向对象思想的多线程解决方案。可以直接操控线程对象，但是生命周期仍然需要我们自己手动管理，在开发过程中我们会经常使用NSTread.currentThread()来获取当前的线程对象，调试方便。

Swift

    let thread = NSThread(target: self, selector: "threadTask", object: nil)        
    thread.start()

    func threadTask() {
        NSLog(NSThread.currentThread())
    }

在OC里performSelector:这个方法因为被苹果认为不安全，因此在Swift里去掉了。

原因是在假如Selector是在运行时动态选择的话，编译器并不了解调用的方法是否有返回值，因此并能不能运用ARC的内存规则来判断返回值是否应该释放，ARC采用谨慎的做法－不添加释放操作，这样可能会导致内存泄漏。

然而这个解决方案并不够智能，接下来的GCD和NSOperation & NSOperationQueue是我们在项目里用得比较多的。

3.GCD

GCD－Grand Central Dispatch.是苹果为多核的并行运算提出的解决方案，所以会自动合理地利用更多的CPU内核（比如双核、四核），最重要的是它会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程），完全不需要我们管理，我们只需要告诉干什么就行。同时它使用的也是 c语言，不过由于使用了 Block（Swift里叫做闭包）。

GCD中有两个重要的概念：任务和队列

任务：

即你想要添加的操作，在GCD中用Block表示。任务有两种执行的方式：同步执行和异步执行，区别在于会不会阻塞当前线程直到Block任务执行完成。

同步执行：会阻塞当前进程并等待Block中的任务执行完成，然后当前线线程彩绘继续往下运行。

异步执行：当前线程继续往下执行，不会阻塞当前线程。

队列：

串行队列：根据队列中定义的fifo执行，先进先出的顺序。

并行队列：放到并行队列的任务，GCD 也会 FIFO的取出来，但不同的是，它取出来一个就会放到别的线程，然后再取出来一个又放到另一个的线程。这样由于取的动作很快，忽略不计，看起来，所有的任务都是一起执行的。不过需要注意，GCD 会根据系统资源控制并行的数量，所以如果任务很多，它并不会让所有任务同时执行。

然后组合起来就是：

            同步执行                异步执行
串行队列    当前线程，一个一个执行 其他线程，一个一个执行
并行队列    当前线程，一个一个执行 开很多线程，一起执行

创建队列：

主队列：特殊的串行队列，负责所有UI的刷新工作。

Swift

    let queue = ispatch_get_main_queue()    

自己创建的队列

Swift

    let queue = dispatch_queue_create("whatNameYouLike", nil);
    let queue = dispatch_queue_create("whatNameYouLike", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
    //并行队列
    let queue = dispatch_queue_create("whatNameYouLike", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

全局并行队列

这是系统提供的一个并发队列。

Swift

  let queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)

创建任务：

同步任务:阻塞当前线程（SYNC）

Swift

    let queue = dispatch_queue_create("whatNameYouLike", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
    dispatch_sync(queue) { () -> Void in
        NSLog(NSThread.currentThread())
    }

异步任务:不会阻塞当前线程（ASYNC）

Swift

    let queue = dispatch_queue_create("whatNameYouLike", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
    dispatch_async(queue) { () -> Void in
        NSLog(NSThread.currentThread())
    }

队列组: 是GCD的一项特性，能够把任务分组。调用者可以等待这组任务执行完成，也可以在提供回调函数之后继续往下执行，这组任务完成时，调用者会得到通知。其中最值得注意的用法，就是把将要并罚执行的多个任务合为一组，于是调用者就可以知道任务何时全部完成。

Swift

    let queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)
       let group = dispatch_group_create()
       
    for index in 1...3 {
        dispatch_group_async(group, queue, { () -> Void in
            for i in 1...3 {
                NSLog("group-\(index)-\(i) - \(NSThread.currentThread())")
            }
        })
    }
    
    // 需要等待
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER)
    
    // 假如不需要等待，完成后自动通知
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue()) { () -> Void in
        NSLog("完成 - \(NSThread.currentThread())")
    }

栅栏：

在队列中，栅栏块必须单独执行，不能与其他块并行。这仅对并行队列是有意义的，因为串行队列总是按顺序逐个执行。并行队列如果发现接下来要处理的块是栅栏块，就会一直等待前面的并发块都执行完毕，才会单独执行这个栅栏块。

Swift

    let queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)
    
    var some:String = ""
    
    func getSome() {
        dispatch_sync(queue) { () -> Void in
            self.some = _some
        }
    }
    
    func setSome() {
        dispatch_barrier_async(queue) { () -> Void in
            _some = self.some
        }
    }   

4.NSOperation & NSOperationQueue

NSOperation 是苹果公司对 GCD 的封装，Objective-C的对象，完全面向对象，所以使用起来更好理解。 大家可以看到 NSOperation 和 NSOperationQueue 分别对应 GCD 的 任务 和 队列 。操作步骤也很好理解：

1.将要执行的任务封装到一个 NSOperation 对象中。

2.将此任务添加到一个 NSOperationQueue 对象中。

添加任务：

NSOperation 只是一个抽象类，所以不能封装任务。但它有 2 个子类用于封装任务。分别是：NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation 。创建一个 Operation 后，需要调用 start 方法来启动任务，它会 默认在当前队列同步执行。当然你也可以在中途取消一个任务，只需要调用其 cancel 方法即可。

NSInvocationOperation : 需要传入一个方法名。

值得一提的是，这个方法在Swift里被认为是不安全的，理由同performSelector:方法。

NSBlockOperation : 需要传入一个Block。

Swift

    let opr = NSBlockOperation { () -> Void in
            NSLog("Inside block operation -- \(NSThread.currentThread())")
        }
        
    opr.start() 

NSBlockOperation 还有一个方法：addExecutionBlock: ，通过这个方法可以给 Operation 添加多个执行 Block。这样 Operation 中的任务 会并发执行，它会 在主线程和其它的多个线程 执行这些任务。

Swift

    let opr = NSBlockOperation { () -> Void in
                NSLog("Inside block operation -- \(NSThread.currentThread())")
            }
        
    for i in 1...5 {
        opr.addExecutionBlock({ () -> Void in
            NSLog("\(i) - \(NSThread.currentThread())")
        })
    }
    
    opr.start()

自定义Operation：

除了上面的两种 Operation 以外，我们还可以自定义 Operation。自定义 Operation 需要继承 NSOperation 类，并实现其 main() 方法，因为在调用 start() 方法的时候，内部会调用 main() 方法完成相关逻辑。所以如果以上的两个类无法满足你的欲望的时候，你就需要自定义了。你想要实现什么功能都可以写在里面。除此之外，你还需要实现 cancel() 在内的各种方法。

创建队列：

我们可以调用一个 NSOperation 对象的 start() 方法来启动这个任务，但是这样做他们默认是 同步执行 的。就算是 addExecutionBlock 方法，也会在 当前线程和其他线程 中执行，也就是说还是会占用当前线程。这是就要用到队列 NSOperationQueue 了。而且，按类型来说的话一共有两种类型：主队列、其他队列。只要添加到队列，会自动调用任务的 start() 方法

主队列:

每套多线程方案都会有一个主线程（当然啦，说的是iOS中，像 pthread 这种多系统的方案并没有，因为 UI线程 理论需要每种操作系统自己定制）。这是一个特殊的线程，必须串行。所以添加到主队列的任务都会一个接一个地排着队在主线程处理。

Swift

    NSLog("\(NSOperationQueue.mainQueue())")

其他队列:

因为主队列比较特殊，所以会单独有一个类方法来获得主队列。那么通过初始化产生的队列就是其他队列，会在其他线程异步执行。因为只有这两种队列，除了主队列，其他队列就不需要名字了。

Swift

    let queue = NSOperationQueue()
    
    let opr = NSBlockOperation { () -> Void in
        NSLog("---- \(NSThread.currentThread())")
    }
    
    // 添加其他block
    for i in 1...3 {
        opr.addExecutionBlock { () -> Void in
            NSLog("----\(i)---- \(NSThread.currentThread())")
        }
    }
    
    queue.addOperation(opr)

将 NSOperationQueue 与 GCD的队列 相比较就会发现，这里没有串行队列，那如果我想要10个任务在其他线程串行的执行怎么办？

这就是苹果封装的妙处，你不用管串行、并行、同步、异步这些名词。NSOperationQueue 有一个参数 maxConcurrentOperationCount 最大并发数，用来设置最多可以让多少个任务同时执行。当你把它设置为 1 的时候，相当于是串行。

NSOperationQueue 还有一个添加任务的方法，- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block; ，这是就和GCD类似了。这样就可以添加一个任务到队列中了，十分方便。

NSOperation 有一个非常实用的功能，那就是添加依赖。比如有 3 个任务：A: 从服务器上下载一张图片，B：给这张图片加个水印，C：把图片返回给服务器。这时就可以用到依赖了:

Swift

    //1.任务一：下载图片
     let operation1 = NSBlockOperation { () -> Void in
         NSLog("下载图片 - %@", NSThread.currentThread())
         NSThread.sleepForTimeInterval(1.0)
     }
     
     //2.任务二：打水印
     let operation2 = NSBlockOperation { () -> Void in
         NSLog("打水印   - %@", NSThread.currentThread())
         NSThread.sleepForTimeInterval(1.0)
     }
     
     //3.任务三：上传图片
     let operation3 = NSBlockOperation { () -> Void in
         NSLog("上传图片 - %@", NSThread.currentThread())
         NSThread.sleepForTimeInterval(1.0)
     }
     
     //4.设置依赖
     operation2.addDependency(operation1)    //任务二依赖任务一
     operation3.addDependency(operation2)    //任务三依赖任务二
     
     //5.创建队列并加入任务
     let queue = NSOperationQueue()
     queue.addOperations([operation3, operation2, operation1], waitUntilFinished: false)
     

如何返回主线程

• 在GCD里我们知道

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), { () -> Void in

})

就能返回主线程执行UI操作.

• 在NSOperationQueue里我们是这样的：

NSOperationQueue.mainQueue().addOperationWithBlock { () -> Void in
            
}

就能返回主线程执行UI操作.

其他的一些属性

• NSOperation

BOOL executing; //判断任务是否正在执行

BOOL finished; //判断任务是否完成

void (^completionBlock)(void); //用来设置完成后需要执行的操作

(void)cancel; //取消任务

(void)waitUntilFinished; //阻塞当前线程直到此任务执行完毕

• NSOperationQueue

NSUInteger operationCount; //获取队列的任务数

(void)cancelAllOperations; //取消队列中所有的任务

(void)waitUntilAllOperationsAreFinished; //阻塞当前线程直到此队列中的所有任务执行完毕

[queue setSuspended:YES]; // 暂停queue

[queue setSuspended:NO]; // 继续queue

参考资料：

Effective Objective-C 2.0

关于iOS多线程，你看我就够了