iOS多线程——pthread、NSThread
pthread NSThread
- 多线程的常见方案
- pthread
-
- pthread 简介
- pthread 使用方法
- pthread 其他相关方法
- NSThread
-
- 创建、启动线程
- 线程相关用法
- 线程状态控制方法
- 线程之间的通信
- NSThread 线程安全和线程同步
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- NSThread 非线程安全
- NSThread 线程安全
多线程的常见方案
| 技术方案 | 特点 | 使用语言 | 线程生命周期 | 使用频率 |
|---|---|---|---|---|
| pthread | 一套通用的多线程API 适用于Windows/Linux/Unix等系统 跨平台/可移植 使用难度大 |
C | 程序员管理 | 几乎不用 |
| NSThread | 使用更加面向对象 简单易用，可直接操作线程对象 |
OC | 程序员管理 | 偶尔使用 |
| GCD | 旨在替代NSThread等线程技术 充分利用设备的多核 |
C | 自动管理 | 经常使用 |
| NSOperation | 基于CGD(底层是GCD) 比GCD多了一些更简单实用的功能 使用更加面向对象 |
OC | 自动管理 | 经常使用 |
pthread
pthread 简介
pthread 是一套通用的多线程的 API，可以在Unix / Linux / Windows 等系统跨平台使用，使用 C 语言编写，需要程序员自己管理线程的生命周期，使用难度较大，我们在 iOS 开发中几乎不使用 pthread，但是还是来可以了解一下的
POSIX线程（POSIX threads），简称Pthreads，是线程的POSIX标准。该标准定义了创建和操纵线程的一整套 API。在类Unix操作系统（Unix、Linux、Mac OS X等）中，都使用Pthreads作为操作系统的线程。Windows 操作系统也有其移植版pthreads-win32
pthread 使用方法
- 首先要包含头文件
#import - 其次要创建线程，并开启线程执行任务
// 1. 创建线程: 定义一个pthread_t类型变量
pthread_t thread;
// 2. 开启线程: 执行任务
pthread_create(&thread, NULL, run, NULL);
// 3. 设置子线程的状态设置为 detached，该线程运行结束后会自动释放所有资源
pthread_detach(thread);
void * run(void *param) // 新线程调用方法，里边为需要执行的任务
{
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
return NULL;
}
pthread_create(&thread, NULL, run, NULL);中各项参数含义：
- 第一个参数
&thread是线程对象，指向线程标识符的指针 - 第二个是线程属性，可赋值
NULL - 第三个
run表示指向函数的指针(run对应函数里是需要在新线程中执行的任务) - 第四个是运行函数的参数，可赋值
NULL
pthread 其他相关方法
pthread_create() //创建一个线程
pthread_exit() //终止当前线程
pthread_cancel() //中断另外一个线程的运行
pthread_join() //阻塞当前的线程，直到另外一个线程运行结束
pthread_attr_init() //初始化线程的属性
pthread_attr_setdetachstate() //设置脱离状态的属性（决定这个线程在终止时是否可以被结合）
pthread_attr_getdetachstate() //获取脱离状态的属性
pthread_attr_destroy() //删除线程的属性
pthread_kill() //向线程发送一个信号
NSThread
NSThread 是苹果官方提供的，使用起来比 pthread 更加面向对象，简单易用，可以直接操作线程对象。不过也需要需要程序员自己管理线程的生命周期(主要是创建)，我们在开发的过程中偶尔使用 NSThread。比如我们会经常调用[NSThread currentThread]来显示当前的进程信息。
下边我们说说NSThread如何使用。
创建、启动线程
先创建线程，再启动线程：
// 1. 创建线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
// 2. 启动线程
[thread start]; // 线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法
// 新线程调用方法，里边为需要执行的任务
- (void)run {
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}
创建线程后自动启动线程：
// 1. 创建线程后自动启动线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];
// 新线程调用方法，里边为需要执行的任务
- (void)run {
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}
隐式创建并启动线程：
// 1. 隐式创建并启动线程
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];
// 新线程调用方法，里边为需要执行的任务
- (void)run {
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}
线程相关用法
// 获得主线程
+ (NSThread *)mainThread;
// 判断是否为主线程(对象方法)
- (BOOL)isMainThread;
// 判断是否为主线程(类方法)
+ (BOOL)isMainThread;
// 获得当前线程
NSThread *current = [NSThread currentThread];
// 线程的名字——setter方法
- (void)setName:(NSString *)n;
// 线程的名字——getter方法
- (NSString *)name;
线程状态控制方法
启动线程方法：
- (void)start;
// 线程进入就绪状态 -> 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）线程方法：
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 线程进入阻塞状态
强制停止线程：
+ (void)exit;
// 线程进入死亡状态
线程之间的通信
在开发中，我们经常会在子线程进行耗时操作，操作结束后再回到主线程去刷新 UI。这就涉及到了子线程和主线程之间的通信。我们先来了解一下官方关于NSThread的线程间通信的方法：
// 在主线程上执行操作
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(NSArray<NSString *> *)array;
// equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes
// 在指定线程上执行操作
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(NSArray *)array NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 在当前线程上执行操作，调用 NSObject 的 performSelector:相关方法
- (id)performSelector:(SEL)aSelector;
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object;
- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object1 withObject:(id)object2;
NSThread 线程安全和线程同步
- 线程安全： 如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；
若有多个线程同时执行写操作（更改变量），一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。 - 线程同步： 可理解为线程 A 和 线程 B 一块配合，A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果，于是停下来，示意 B 运行；B 依言执行，再将结果给 A；A 再继续操作。
- 举个简单例子就是： 两个人在一起聊天。两个人不能同时说话，避免听不清(操作冲突)。等一个人说完(一个线程结束操作)，另一个再说(另一个线程再开始操作)。
下面，我们模拟火车票售卖的方式，实现 NSThread 线程安全和解决线程同步问题。
场景： 总共有50张火车票，有两个售卖火车票的窗口，一个是北京火车票售卖窗口，另一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票，卖完为止。
NSThread 非线程安全
我们先来看一看不考虑线程安全的代码：
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, assign) NSInteger ticketSurplusCount;
@end
- (void)initTicketStatusNotSafe {
// 1. 设置剩余火车票为 50
self.ticketSurplusCount = 50;
// 2. 设置北京火车票售卖窗口的线程
NSThread *ticketSaleWindow1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketNotSafe) object:nil];
ticketSaleWindow1.name = @"北京火车票售票窗口";
// 3. 设置上海火车票售卖窗口的线程
NSThread *ticketSaleWindow2 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketNotSafe) object:nil];
ticketSaleWindow2.name = @"上海火车票售票窗口";
// 4. 开始售卖火车票
[ticketSaleWindow1 start];
[ticketSaleWindow2 start];
}
/**
* 售卖火车票(非线程安全)
*/
- (void)saleTicketNotSafe {
while (1) {
//如果还有票，继续售卖
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
self.ticketSurplusCount --;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%ld 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread].name]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
}
//如果已卖完，关闭售票窗口
else {
NSLog(@"所有火车票均已售完");
break;
}
}
}
可以看到在不考虑线程安全的情况下，得到票数是错乱的，这样显然不符合我们的需求，所以我们需要考虑线程安全问题。
NSThread 线程安全
线程安全解决方案：可以给线程加锁，在一个线程执行该操作的时候，不允许其他线程进行操作。iOS 实现线程加锁有很多种方式。@synchronized、 NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、OSSpinLock、atomic(property) set/get等等各种方式。为了简单起见，这里不对各种锁的解决方案和性能做分析，只用最简单的@synchronized来保证线程安全，从而解决线程同步问题。
考虑线程安全的代码如下：
@interface ViewController ()
@property (nonatomic, assign) NSInteger ticketSurplusCount;
@end
- (void)initTicketStatusNotSafe {
// 1. 设置剩余火车票为 50
self.ticketSurplusCount = 50;
// 2. 设置北京火车票售卖窗口的线程
NSThread *ticketSaleWindow1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketNotSafe) object:nil];
ticketSaleWindow1.name = @"北京火车票售票窗口";
// 3. 设置上海火车票售卖窗口的线程
NSThread *ticketSaleWindow2 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketNotSafe) object:nil];
ticketSaleWindow2.name = @"上海火车票售票窗口";
// 4. 开始售卖火车票
[ticketSaleWindow1 start];
[ticketSaleWindow2 start];
}
/**
* 售卖火车票(非线程安全)
*/
- (void)saleTicketNotSafe {
while (1) {
// 递归锁
@synchronized (self) {
//如果还有票，继续售卖
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
self.ticketSurplusCount --;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%ld 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread].name]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
}
//如果已卖完，关闭售票窗口
else {
NSLog(@"所有火车票均已售完");
break;
}
}
}
}