iOS基础 - 多线程线程
一、多线程的应用
l 充分发挥多核处理器的优势，并发（同时执行）执行任务让系统运行的更快、更流畅
二、进程与线程概念
l 一个运行的程序就是一个进程或者叫做一个任务
l 一个进程至少包含一个线程，线程是程序的执行流
l iOS程序启动时，在创建一个进程的同时， 会开始运行一个线程，该线程被称为主线程
l 主线程是其他线程最终的父线程，所有界面的显示操作必须在主线程进行！！！
l 后台线程无法更新UI界面和响应用户点击事件
l 系统中的每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间，而同一个进程中的多个线程则共用进程的内存空间
l 每创建一个新的线程，都会消耗一定内存和CPU时间
l 当多个线程对同一个资源出现争夺的时候需要注意线程安全问题
三、多线程的优势与难点
l 优势
- 充分发挥多核处理器优势，将不同线程任务分配给不同的处理器，真正进入“并行运算”状态
- 将耗时、轮询或者并发需求高等任务分配到其他线程执行，并由主线程负责统一更新界面会使得应用程序更加流畅，用户体验更好
- 当硬件处理器的数量增加，程序会运行更快，而无需做任何调整
l 难点
- 共享资源的“争夺”
- 多线程是为了同步完成多项任务，不是为了提高运行效率，而是为了通过提高资源使用效率来提高系统的整体性能
四、多线程使用注意事项
l 线程使用不是无节制的
- iOS中的主线程的堆栈大小是1M
- 从第二个线程开始都是512KB
- 这些数值不能通过编译器开关或线程API函数更改
l 只有主线程有直接修改UI的能力
五、iOS的三种多线程技术
l NSThread 每个NSThread对象对应一个线程，量级较轻（真正的多线程）
l 以下两点是苹果专门开发的“并发”技术，使得程序员可以不再去关心线程的具体使用问题
- NSOperation/NSOperationQueue 面向对象的线程技术
- GCD —— Grand Central Dispatch（派发） 是基于C语言的框架，可以充分利用多核，是苹果推荐使用的多线程技术
以上这三种编程方式从上到下，抽象度层次是从低到高的，抽象度越高的使用越简单，也是Apple最推荐使用的。但是就目前而言，iOS的开发者，需要了解三种多线程技术的基本使用过程。因为很多框架技术分别使用了不同多线程技术。
六、三种多线程技术的对比
l NSThread:
- 优点：NSThread 比其他两个轻量级，使用简单
- 缺点：需要自己管理线程的生命周期、线程同步、加锁、睡眠以及唤醒等。线程同步对数据的加锁会有一定的系统开销
l NSOperation：
- 不需要关心线程管理，数据同步的事情，可以把精力放在自己需要执行的操作上
- NSOperation是面向对象的
l GCD：
- Grand Central Dispatch是由苹果开发的一个多核编程的解决方案。iOS4.0+才能使用，是替代NSThread， NSOperation的高效和强大的技术
- GCD是基于C语言的
七、NSObject的多线程方法后台线程
- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(id)arg
通常，由于线程管理相对比较繁琐，而很多耗时的任务又无法知道其准确的完成时间，因此可以使用performSelectorInBackground方法直接新建一个后台线程，并将选择器指定的任务在后台线程执行，而无需关心具体的NSThread对象
- performSelectorInBackground方法本身是在主线程中执行的，而选择器指定的方法是在后台线程中进行的
- 使用performSelectorInBackground方法调用的任务可以更新UI界面
- 在大型交互式游戏中，通常使用此方法在后台线程播放音效
八、@autoreleasepool
l 内存管理对于多线程非常重要
l Objective-C可以凭借@autoreleasepool使用内存资源，并需要时回收资源
l 每个线程都需要有@autoreleasepool，否则可能会出现内存泄漏
九、NSObject的多线程方法主线程
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
如果要更新UI界面，可以在后台线程中调用performSelectorOnMainThread方法
尽管使用performSelectorInBackground方法调用的任务可以更新UI界面，但是在实际开发中，涉及到UI界面的更新操作，还是要使用performSelectorOnMainThread方法，以避免不必要的麻烦
十、NSThread
l 创建线程方法：
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;
l 参数说明：
selector：线程执行的方法，只能有一个参数，不能有返回值
target：selector消息发送的对象
argument：传输给target的唯一参数，也可以是nil
十一、NSOperation & NSOperationQueue
l NSOperation的两个子类
NSInvocationOperation
NSBlockOperation
l 工作原理：
用NSOperation封装要执行的操作
将创建好的NSOperation对象放NSOperationQueue中
启动OperationQueue开始新的线程执行队列中的操作
l 注意事项：
使用多线程时通常需要控制线程的并发数，因为线程会消耗系统资源，同时运行的线程过多，系统会变慢
使用以下方法可以控制并发的线程数量：
(void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;
十二、GCD
l GCD是基于C语言的框架
l 工作原理：
让程序平行排队的特定任务，根据可用的处理资源，安排它们在任何可用的处理器上执行任务
要执行的任务可以是一个函数或者一个block
底层是通过线程实现的，不过程序员可以不必关注实现的细节
GCD中的FIFO队列称为dispatch queue，可以保证先进来的任务先得到执行
dispatch_notify 可以实现监听一组任务是否完成，完成后得到通知
l GCD队列：
全局队列：所有添加到主队列中的任务都是并发执行的
串行队列：所有添加到串行队列中的任务都是顺序执行的
主队列：所有添加到主队列中的任务都是在主线程中执行的
十三、获取队列的方法
l 全局队列（可能会开启多条线程）
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
l 串行队列（只可能会开启一条线程）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
l 主队列
dispatch_get_main_queue();
十四、GCD任务的执行方式同步&异步
l 异步操作
dispatch_async 在其他线程执行任务，会开启新的线程
异步方法无法确定任务的执行顺序
l 同步操作
dispatch_sync 在当前在当前线程执行任务，不开启新的线程
同步操作与队列无关
同步方法会依次执行，能够决定任务的执行顺序
更新界面UI时，最好使用同步方法
十五、GCD的优点
l 充分利用多核
l 所有的多线程代码集中在一起，便于维护
l GCD中无需使用@autoreleasepool
l 如果要顺序执行，可以使用dispatch_sync同步方法
l dispatch_async无法确定任务的执行顺序
十六、单例模型
l 目的：
保证在内存中永远只有类的单个实例
l 建立方法：
声明一个静态成员变量，记录唯一实例
重写allocWithZone方法
allocWithZone方法是对象分配内存空间时，最终会调用的方法，重写该方法，保证只会分配一个内存空间
建立sharedXXX类方法，便于其他类访问
互斥锁的目的，一次只让一个线程访问资源，从而达到资源的线程安全。