多线程(一): 进程和线程，多线程的四种实现方案，PThread和NSThread的基本使用，互斥锁解决多线程安全隐患，主线程和子线程间线程通信，线程的原子性和非原子性
进程
- 什么是进程
1) 进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
2) 每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内
- 比如同时打开迅雷、Xcode，系统就会分别启动2个进程
注：通过“活动监视器”可以查看Mac系统中所开启的进程
线程
- 什么是线程
1）1个进程要想执行任务，必须得有线程（每1个进程至少要有1条线程）
2）一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行
- 比如使用酷狗播放音乐、使用迅雷下载电影，都需要在线程中执行
线程的串行
- 1个线程中任务的执行是串行的
1）如果要在1个线程中执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务
2）也就是说，在同一时间内，1个线程只能执行1个任务
- 比如在1个线程中下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）
进程和线程的比较
1.线程是CPU调用(执行任务)的最小单位。
2.进程是CPU分配资源和调度的单位。
3.一个程序可以对应多个进程，一个进程中可以有多个线程，但至少要有一个线程。
4.同一个进程内的线程共享进程的资源。
多线程
- 什么是多线程
1）1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
2）进程 -> 车间，线程 -> 车间工人
3）多线程技术可以提高程序的执行效率
多线程的原理
- 同一时间，CPU只能处理1条线程，只有1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
- 思考：如果线程非常非常多，会发生什么情况？
- 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
1）能适当提高程序的执行效率
2）能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）
- 多线程的缺点
1）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
2）如果开启大量的线程，会降低程序的性能
3）线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大
4）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
多线程在iOS开发中的应用
- 什么是主线程
一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，称为“主线程”或“UI线程”
- 主线程的主要作用
显示\刷新UI界面
处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）
- 主线程的使用注意
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
代码示例：
#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
//1.获得主线程
NSThread *mainThread = [NSThread mainThread];
NSLog(@"%@",mainThread);//{number = 1, name = main}
//2.获得当前线程
NSThread *currentThread = [NSThread currentThread];
NSLog(@"%@",currentThread);
//3.判断主线程
//3.1 number == 1
//3.2 类方法
BOOL isMainThreadA = [NSThread isMainThread];
//3.3 对象方法
BOOL isMainThreadB = [currentThread isMainThread];
NSLog(@"%zd---%zd",isMainThreadA,isMainThreadB);
}
- (IBAction)btnClick:(id)sender {
// NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
//耗时操作,不要把耗时操作，UI会变得很卡
for (NSInteger i = 0; i <100000; i++) {
NSLog(@"%zd----%@",i,[NSThread currentThread]);
}
}iOS中多线程的实现方案
pthread的基本使用
#import "ViewController.h"
#import //需要调用头文件
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
}
- (IBAction)btnClick:(id)sender {
// NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
//1.创建线程对象
pthread_t thread;
//2.创建线程
/*
第一个参数:线程对象 传递地址
第二个参数:线程的属性 NULL
第三个参数:指向函数的指针
第四个参数:函数需要接受的参数
*/
pthread_create(&thread, NULL, task, NULL);
// NSString *name = @"wendingding";
// pthread_create(&threadB, NULL, task, (__bridge void *)(name));
//
// 比较两个线程对象是否相同
// pthread_equal(<#pthread_t#>, <#pthread_t#>)
}
//c语言方法
void *task(void *param)
{
for (NSInteger i = 0; i<10000; i++) {
NSLog(@"%zd----%@",i,[NSThread currentThread]);
}
// NSLog(@"%@--------",[NSThread currentThread]);
return NULL;
} NSThread的基本使用
- 创建和启动线程
1）一个NSThread对象就代表一条线程
2）创建、启动线程
-
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil]; [thread start];注: 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;
- 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
1) 优点：简单快捷
2) 缺点：无法对线程进行更详细的设置
- 实现代码：
#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[self createNewThread1];
}
//1.alloc init 创建线程,需要手动启动线程
//线程的生命周期:当任务执行完毕之后被释放掉
-(void)createNewThread1
{
//1.创建线程
/*
第一个参数:目标对象 self
第二个参数:方法选择器 调用的方法
第三个参数:前面调用方法需要传递的参数 nil
*/
XMGThread *threadA = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"ABC"];
//设置属性
threadA.name = @"线程A";
//设置优先级 取值范围 0.0 ~ 1.0 之间 最高是1.0 默认优先级是0.5
threadA.threadPriority = 1.0;
//2.启动线程
[threadA start];
NSThread *threadB = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"ABC"];
threadB.name = @"线程b";
threadB.threadPriority = 0.1;
[threadB start];
NSThread *threadC = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"ABC"];
threadC.name = @"线程C";
[threadC start];
}
//2.分离子线程,自动启动线程
-(void)createNewThread2
{
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"分离子线程"];
}
//3.开启一条后台线程
-(void)createNewThread3
{
[self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"开启后台线程"];
}
-(void)run:(NSString *)param
{
// NSLog(@"---run----%@---%@",[NSThread currentThread].name,param);
for (NSInteger i = 0; i<10000; i++) {
NSLog(@"%zd----%@",i,[NSThread currentThread].name);
}
}
@end 多线程的安全隐患
- 资源共享
1）1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
2）比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件
3）当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题
- 安全隐患分析
由于两个线程同时调用一个资源，导致本该加两次变为19的只加了一次变成18.
- 安全隐患解决 – 互斥锁
加了互斥锁，当一个线程调用完资源后再由下一个线程调用，不会同时调用。
- 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，而且锁对象要是唯一的
- 互斥锁的优缺点
1）优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
2）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（使用互斥锁会使原本异步执行的线程变为同步执行）
- 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
#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
/** 售票员A */
@property (nonatomic, strong) NSThread *threadA;
/** 售票员B */
@property (nonatomic, strong) NSThread *threadB;
/** 售票员C */
@property (nonatomic, strong) NSThread *threadC;
@property (nonatomic, assign) NSInteger totalCount;
@end
@implementation ViewController
-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//设置中票数
self.totalCount = 100;
self.threadA = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
self.threadB = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
self.threadC = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
self.threadA.name = @"售票员A";
self.threadB.name = @"售票员B";
self.threadC.name = @"售票员C";
//启动线程
[self.threadA start];
[self.threadB start];
[self.threadC start];
}
-(void)saleTicket
{
while (1) {
//锁:必须是全局唯一的（即：self）
//1.注意加锁的位置
//2.注意加锁的前提条件,多线程共享同一块资源
//3.注意加锁是需要代价的,需要耗费性能的
//4.加锁的结果:线程同步
@synchronized(self) {
NSInteger count = self.totalCount;
if (count >0) {
for (NSInteger i = 0; i<1000000; i++) {
}
self.totalCount = count - 1;
//卖出去一张票
NSLog(@"%@卖出去了一张票,还剩下%zd张票", [NSThread currentThread].name,self.totalCount);
}else
{
NSLog(@"不要回公司上班了");
break;
}
}
}
}
@end
原子和非原子属性
- OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择
1）atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）
2）nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁
- nonatomic和atomic对比
1）atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
2）nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备
- iOS开发的建议
1）所有属性都声明为nonatomic
2）尽量避免多线程抢夺同一块资源
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
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）1个线程传递数据给另1个线程
2）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（一般是子线程下载数据，在主线程刷新UI）
- 线程间通信常用方法
1）- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
2）- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- 线程间通信示例 – 图片下载
#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;
@end
@implementation ViewController
#pragma mark ----------------------
#pragma Events
-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(download) toTarget:self withObject:nil];
}
#pragma mark ----------------------
#pragma Methods
//开子线程下载图片,回到主线程刷新UI
-(void)download
{
//1.确定URL
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img4.duitang.com/uploads/blog/201310/18/20131018213446_smUw4.thumb.700_0.jpeg"];
//2.根据url下载图片二进制数据到本地
NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
//3.转换图片格式
UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
NSLog(@"download----%@",[NSThread currentThread]);
//4.回到主线程显示UI
/*
第一个参数:回到主线程要调用哪个方法
第二个参数:前面方法需要传递的参数 此处就是image
第三个参数:是否等待
*/
//[self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
// [self performSelector:@selector(showImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];
[self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
// self.imageView.image = image;
NSLog(@"---end---");
}
//计算代码段执行时间的第一种方法
-(void)download1
{
//0.000018
//0.166099
//1.确定URL
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img4.duitang.com/uploads/blog/201310/18/20131018213446_smUw4.thumb.700_0.jpeg"];
NSDate *start = [NSDate date]; //获得当前的时间
//2.根据url下载图片二进制数据到本地
NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
NSDate *end = [NSDate date]; //获得当前的时间
NSLog(@"%f",[end timeIntervalSinceDate:start]);
//3.转换图片格式
UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
//4.显示UI
self.imageView.image = image;
}
//计算代码段执行时间的第二种方法
-(void)download2
{
//1.确定URL
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img4.duitang.com/uploads/blog/201310/18/20131018213446_smUw4.thumb.700_0.jpeg"];
CFTimeInterval start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
//2.根据url下载图片二进制数据到本地
NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
CFTimeInterval end = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSLog(@"end-start = %f---%f---%f",end - start,end,start);
//3.转换图片格式
UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
//4.显示UI
self.imageView.image = image;
}
//更新UI操作
-(void)showImage:(UIImage *)image
{
self.imageView.image = image;
NSLog(@"UI----%@",[NSThread currentThread]);
}
@end