多线程学习笔记1-概念、创建、互斥锁、线程间通信

• 两年开发者需要知道
  – 事件处理：响应者链条
  – runtime
  – runloop：多线程 ✨

概念

• 线程
  – 正在运行的程序称为进程
  – 一个进程要想执行任务，必须得有线程（每一个进程至少要有一个线程）
  – 一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行
  – 可以认为线程是进程中的一条执行路径
• 多线程
  – 一个进程中可以开启多条线程，每条线程可以并行(同时)执行不同的任务
  – 进程->车间，线程->车间工人

• 多线程的原理
  – 同一时间，CUP只能处理1条线程，只有一条线程在工作（执行）
  – 多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换）
  – 如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象
  – 如果线程非常非常多，会发生什么
  – CPU会在N多线程之间调度，CPU会累死，消耗大量的CPU资源
  – 每条线程被调度执行的频次会降低（线程的执行效率降低）

• 多线程的优缺点

• 多线程的优点
  – 能适当提高程序的执行效率
  – 能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）
• 多线程的缺点
  – 创建线程是有开销的，iOS下主要成本包括：内核数据结构（大约1kb）、栈空间（子线程512kb、主线程1MB，也可以使用-setStackSize:设置，但必须是4K的倍数，而且最小是16K），创建线程大约需要90毫秒的创建时间
  – 如果开启大量的线程，会降低程序的性能
  – 线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大
  – 程序设计更加复杂：比如线程之间的通信、多线程的数据共享
• 主线程
  – 一个iOS程序运行后，默认会开启一条线程，称为“主线程”或者”UI线程”
  – 主要作用：显示/刷新UI界面
  – 作用：处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）
  – 使用注意：别将比较耗时的操作放到主线程中。耗时操作会卡住主线程，严重影响UI的流畅度，给用户一种“卡”的坏体验

多线程的实现

• iOS中多线程的实现方案
  
• 代码示例
  – pthread

-(void)test1{
    //一个线程
    pthread_t thread;     
    //创建一个线程，一创建这个线程，就会让run函数在这个线程里面执行 
    pthread_create(&thread, NULL, run, NULL); // 线程地址、null、指向函数的指针、null

    pthread_t thread2;     
    pthread_create(&thread2, NULL, run, NULL); 
}
void * run(void *param)
{
    NSLog(@"------%@",[NSThread currentThread]);
    return NULL;
}

• NSThread

-(void)test2{
    NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"jack"];
    thread.name = @"my-thread";
    [thread start];
    //线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法
}

-(void)run:(NSString *)param{
    NSLog(@"%@------%@",param,[NSThread currentThread].name);
}

• 其他创建线程方式
  – 创建线程后自动启动线程
  [NSThread detachNewThreadSelector:@select(run:) toTarget:self withObject:@"rose"];//直接从主线程中分离出一条子线程出来
  – 隐式创建并启动线程
  [self performSelectorInBackground:@select(run) withObject:nil];
• 上述两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
• 主线程相关用法
  – +(NSThread *)main thread;//获得主线程
  – -(BOOL *)isMainThead; //是否为主线程
  – +(BOOL *)isMainThead; //是否为主线程
  – [NSThread currentThead] //当前线程
  – [NSThread currentThead].name //当前线程的名字

线程的状态

• 线程的状态
  
• 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;//直接退出线程
  – 注意：一旦线程停止（死亡）了，就不能再次开启任务
• sleep代码

-(void)test4{
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run2) toTarget:self withObject:nil];
}
-(void)run2{
    NSLog(@"-----");
    //让线程睡眠2秒（阻塞2秒）
    //[NSThread sleepForTimeInterval:2];//该句使得线程被阻塞了两秒，下面的代码执行完毕线程才会被销毁
    //[NSThread sleepUntilDate:[NSDate distantFuture]]; //睡眠到遥远的未来
    [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2]];//从现在开始两秒后的时间
    NSLog(@"-----");
}

线程安全

• 多线程的安全隐患
• 资源共享
  – 一块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源
  – 比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件
• 互斥锁
  – 使用格式@synchronized(锁对象){//需要锁定的代码}
  – 注意：锁定1份代码只用一把锁，用多把锁是无效的
• 互斥锁优缺点
  – 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
  – 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）
• 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）
• 原子和非原子属性的选择
  – atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
  – nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备
• iOS开发的建议：
  – 所有属性都声明为nona tomic
  –尽量避免多线程抢夺同一块资源
  – 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

线程间通信

• 概念
  – 在一个进程中，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一个线程
  – 在1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
• 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 *)the withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
  – 代码示例

-(void)download3{
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1503992696462&di=e51b985b9790aceef17d1d8e80f9c4b8&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fimglf0.ph.126.net%2F1EnYPI5Vzo2fCkyy2GsJKg%3D%3D%2F2829667940890114965.jpg"];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
    //回到主线程，显示图片
//    [self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
//    [self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:YES]; //waitUntilDone参数的意义：是否等该方法执行完毕才往下执行。YES等
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:NO];
}
-(void)showImage:(UIImage *)image{
    self.imageView.image = image;
}

• 另一种线程之间的通讯方式-NSPort
  – NSMessagePort
  – NSMachPort