iOS 多线程开发

图片发自App

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( https://github.com/maominghui/maominghui.github.io/blob/master/README.md)

一、NSThread

1、创建和启动线程

/**
 * 一个NSThread对象就代表一条线程
 * 创建、启动线程
*/
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

//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

//获得当前线程
NSThread *current = [NSThread currentThread];

//线程的名字
- (void)setName:(NSString *)n;
- (NSString *)name;

2、其他创建线程方式

//创建线程后自动启动线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

//隐式创建并启动线程
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

上述2种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置

3、控制线程状态

//启动线程
- (void)start; 
// 进入就绪状态 -> 运行状态。当线程任务执行完毕，自动进入死亡状态

//阻塞（暂停）线程
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态

//强制停止线程
+ (void)exit;
// 进入死亡状态

• 注意：一旦线程停止（死亡）了，就不能再次开启任务

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4、 线程状态

线程状态

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5、安全隐患分析

安全隐患分析

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6、安全隐患解决 – 互斥锁

安全隐患解决 – 互斥锁

7、安全隐患解决 – 互斥锁

• 互斥锁使用格式
  @synchronized(锁对象) { // 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
  • 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

• 相关专业术语：线程同步

  • 线程同步的意思是：多条线程在同一条线上执行（按顺序地执行任务）
  • 互斥锁，就是使用了线程同步技术

8、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）线程安全，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

9、线程间通信

• 什么叫做线程间通信?

  • 在1个进程中，线程往往不是孤立存在的，多个线程之间需要经常进行通信

• 线程间通信的体现

  • 1个线程传递数据给另1个线程
  • 在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务

• 线程间通信常用方法

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

10、线程间通信示例 – 图片下载

线程间通信示例 – 图片下载

11、线程间通信方式 – 利用NSPort

线程间通信方式 – 利用NSPort

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二、NSOperation

1、简介

• NSOperation的作用

  • 配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能实现多线程编程

• NSOperation和NSOperationQueue实现多线程的具体步骤

  • 先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
  • 然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
  • 系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来
  • 将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行

2、NSOperation的子类

• 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
• 使用NSOperation子类的方式有3种
  • NSInvocationOperation
  • NSBlockOperation
  • 自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法

3、NSInvocationOperation

• 创建NSBlockOperation对象
  + (id)blockOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
• 通过addExecutionBlock:方法添加更多的操作
  - (void)addExecutionBlock:(void (^)(void))block;
• 注意：只要NSBlockOperation封装的操作数 > 1，就会异步执行操作

4、NSOperationQueue

• NSOperationQueue的作用

  • 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;

5、最大并发数

• 什么是并发数

  • 同时执行的任务数
  • 比如，同时开3个线程执行3个任务，并发数就是3

• 最大并发数的相关方法
  - (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

6、队列的取消、暂停、恢复

• 取消队列的所有操作
  - (void)cancelAllOperations;
  提示：也可以调用NSOperation的- (void)cancel方法取消单个操作

• 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;

三 、GCD

1、简介

• 什么是GCD

  • 全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”
    纯C语言，提供了非常多强大的函数

• GCD的优势

  • 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

2、任务和队列

• 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

3、执行任务

• GCD中有2个用来执行任务的常用函数

  • 用同步的方式执行任务
    dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
  • queue：队列
  • block：任务

• 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

4、执行任务

• GCD中还有个用来执行任务的函数：
  dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
  在前面的任务执行结束后它才执行，而且它后面的任务等它执行完成之后才会执行

5、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）

6、容易混淆的术语

• 有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行

  • 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程
  • 同步：只是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

• 并发和串行主要影响：任务的执行方式

  • 并发：多个任务并发（同时）执行
  • 串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

7、并发队列

• 使用dispatch_queue_create函数创建队列
  dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称
dispatch_queue_attr_t attr); // 队列的类型

• 创建并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

8、并发队列

• GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，可以无需手动创建
  • 使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 队列的优先级
unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可

• 获得全局并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 

• 全局并发队列的优先级

#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

9、串行队列

• GCD中获得串行有2种途径
  • 使用dispatch_queue_create函数创建串行队列

// 创建串行队列（队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", NULL); 

• 使用主队列（跟主线程相关联的队列）
  • 主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
  • 放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
  • 使用dispatch_get_main_queue()获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

10、各种队列的执行效果

各种队列的执行效果

11、线程间通信示例

• 从子线程回到主线程

dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

12、延时执行

• iOS常见的延时执行
  • 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...
});

• 使用NSTimer

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