iOS多线程了解一下

当我们在聊iOS中的多线程时，我们主要聊哪些问题？

多线程的方案有以下几种，分别是c语言的pthread、GCD以及基于这两者进行面向对象封装的NSThread、NSOperation。日常开发中使用比较多的当然是GCD了，不用手动管理线程的生命周期，可以充分利用设备的多核优势，以block的方式来执行任务这些都是GCD的优点。

GCD

使用GCD要注意几个概念：

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

任务：就是开启GCD时要执行的block里的代码
队列：把任务block放到哪个队列queue执行，队列的执行方式分为串行执行(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)和并发执行(DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
sync or async：同步函数或者异步函数，两者最大的区别在于会不会开启新的线程，使用sync函数时，不会开启新的线程，并且加入到队列里的任务会立刻同步执行，换句话说就是会等block的返回，async函数有开启新线程的可能，但具体还要取决于执行任务的队列。

几种队列和函数结合情况：

死锁

上经典案例：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSLog(@"1");
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2");
    });
    NSLog(@"3");
}

这段代码在打印完"1"之后crash了，原因是使用同步函数往主队列里添加任务，会导致主队列卡住，也就是产生了死锁。
具体来说就是主队列在执行viewDidLoad任务的过程中，往主队列中添加了"2"的任务，因为使用的是同步函数sync，sync函数有个特点就是添加到队列里的任务会立刻执行并等待返回，所以就要求"2"这个任务要立刻在主队列里执行，而主队列是个串行队列，需要执行完当前的viewDIdLoad任务才能往下执行，这就造成了两个任务在互相等待对方的执行完成，形成了死锁。

对上面的代码稍微做一下修改：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    NSLog(@"1");
    dispatch_sync(dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL), ^{
        NSLog(@"2");
    });
    NSLog(@"3");
}

还是用的同步函数sync，队列也是串行队列，但却没有crash，打印的顺序的是123，这是因为任务"2"是添加到了新创建的串行队列里，主线程遇到sync就立刻执行任务"2"了，执行完再继续执行主队列中的任务。
so，可以总结一下产生死锁的原因了：使用sync函数往当前串行队列中添加任务，就会产生死锁。

线程安全

在使用多线程的便利时，也可能会引起线程安全的问题，比如多个线程同时对同一块资源的访问读写行为。
保证线程同步的方案有很多种，上锁、用GCD的串行队列SerialQueue，设置最大线程并发数量dispatch_semaphore等方式都可以。

锁

自旋锁：等待锁的线程会处于忙等状态
互斥锁：等待锁的线程会处于休眠状态，等待唤醒

按创建锁的方式来分：

OSSpinLock：自旋锁，在iOS10上过期了('OSSpinLock' is deprecated: first deprecated in iOS 10.0 - Use os_unfair_lock() from instead)
os_unfair_lock：用来替代OSSpinLock的方案
pthread_mutex_t：互斥锁，基于C语言的，可以跨平台使用
NSLock：对mutex互斥锁的面相对象封装，使用简单
@synchronized：是对mutex递归锁的封装，支持递归的方式进行加锁

不管是用那种方式创建锁，基本都离不开初始化锁、加锁、解锁这几个步骤，使用上也是大同小异。拿NSLock举个栗子：

    NSLock *aLock = [[NSLock alloc] init];
    [aLock lock];
    // 加锁的代码
    [aLock unlock];

有些时候我们是希望读取资源可以允许多条线程并发执行，而写入资源只允许一条线程去执行，并且读写是不能同时进行的，这种多读单写的操作可以用栅栏函数(dispatch_barrier_sync)或者读写锁(pthread_rwlock_t)来处理。
使用栅栏函数有个要注意的点，用来处理任务的队列必须是自己创建的并发队列，添加到栅栏函数队列里的任务，会在处理这个任务时形成一道栅栏，同一时间只允许线程去处理这个任务，不能用系统提供的全局并发队列，不然就失去栅栏的特性了。

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        // do something
    });

Runloop

每条线程都会有一个runloop与之对应，以线程作为key，runloop作为value存储在全局的字典里。主线程的runloop默认是开启的，在UIApplicationMain函数里获取并开启，子线程的runloop是没有开启的，在获取时会创建子线程的runloop，类似懒加载。

    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [thread start];

上面这条线程在处理完block里的任务后就会销毁了，如果有这么一个需求，想固定用一个子线程去处理事情，而不是每次都要重新创建一条新的线程，这就需要用到runloop来使线程保活了。
要想runloop一直运行不退出，就要确保runloop在当下的运行模式中有Source、Timer或者Observer，下面手动添加一个Source使runloop不退出。

    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
    }];
    [thread start];

这样这个runloop不会退出，线程是保活了，但也会引起另外的问题，看看苹果对run方法的描述，run方法会反复去调用[runMode: beforeDate:]这个方法，这会开启一个永不销毁的runloop，导致线程也销毁不了，也不是我们想要的，一般来说是想控制runloop在某个时机退出的，而且苹果也举了一个怎样退出runloop的栗子来作参考。

BOOL shouldKeepRunning = YES; // global
NSRunLoop *theRL = [NSRunLoop currentRunLoop];
while (shouldKeepRunning && [theRL runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]);

通过调用[runMode: beforeDate:]方法来启动runloop，并且在合适的时机把shouldKeepRunning设置为NO，这样调用停掉runloop的方法CFRunLoopStop就可以退出当前的runloop从而使线程不用时销毁。

参考资料：
GCD源码： https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch
逆向OC类的开源代码：http://www.gnustep.org/resources/downloads.php
CFRunLoopRef：https://opensource.apple.com/tarballs/CF/

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GCD

死锁

线程安全

锁

按创建锁的方式来分：

Runloop

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