单例模式和NSOperation的运用

一. 自己总结的线程;进程;并行;并发;任务之间的关系图

二. 使用Crearte函数创建的并发队列和全局并发队列的主要区别：

1）全局并发队列在整个应用程序中本身是默认存在的并且对应有高优先级、默认优先级、低优先级和后台优先级一共四个并发队列，我们只是选择其中的一个直接拿来用。而Create函数是实打实的从头开始去创建一个队列。

2）在iOS6.0之前，在GCD中凡是使用了带Create和retain的函数在最后都需要做一次release操作。而主队列和全局并发队列不需要我们手动release。当然了，在iOS6.0之后GCD已经被纳入到了ARC的内存管理范畴中，即便是使用retain或者create函数创建的对象也不再需要开发人员手动释放，我们像对待普通OC对象一样对待GCD就OK

3）在使用栅栏函数的时候，苹果官方明确规定栅栏函数只有在和使用create函数自己的创建的并发队列一起使用的时候才有效（没有给出具体原因）

4）其它区别涉及到XNU内核的系统级线程编程，不一一列举。

三. 单例模式

1 基本概念

1）单例模式

在程序运行过程，一个类只有一个实例

2）使用场合

在整个应用程序中，共享一份资源（这份资源只需要创建初始化1次）

2 ARC实现单例

1）步骤

01 在类的内部提供一个static修饰的全局变量

02 提供一个类方法，方便外界访问

03 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间

04 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法

2）相关代码

//提供一个static修饰的全局变量，强引用着已经实例化的单例对象实例
        static XMGTools *_instance;

        //类方法，返回一个单例对象
        +(instancetype)shareTools
        {
             //注意：这里建议使用self,而不是直接使用类名Tools（考虑继承）

            return [[self alloc]init];
        }

        //保证永远只分配一次存储空间
        +(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
        {
            //使用GCD中的一次性代码
        // static dispatch_once_t onceToken;
        // dispatch_once(&onceToken, ^{
        // _instance = [super allocWithZone:zone];
        // });

            //使用加锁的方式，保证只分配一次存储空间
            @synchronized(self) {
                if (_instance == nil) {
                    _instance = [super allocWithZone:zone];
                }
            }
            return _instance;
        }
        /*

1. mutableCopy 创建一个新的可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1；

2. copy 返回一个不可变对象。分两种情况：（1）若原对象是不可变对象，那么返回原对象，并将其引用计数加 1 ；（2）若原对象是可变对象，那么创建一个新的不可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1。

     //让代码更加的严谨
        -(nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone
        {
        // return [[self class] allocWithZone:zone];
            return _instance;
        }

        -(nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone
        {
            return _instance;
        }

3 MRC实现单例

1）实现步骤

01 在类的内部提供一个static修饰的全局变量

02 提供一个类方法，方便外界访问

03 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间

04 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法

05 重写release方法

06 重写retain方法

07 建议在retainCount方法中返回一个最大值

2）配置MRC环境知识

01 注意ARC不是垃圾回收机制，是编译器特性

02 配置MRC环境：build setting ->搜索automatic ref->修改为NO

3）相关代码

    //提供一个static修饰的全局变量，强引用着已经实例化的单例对象实例
        static XMGTools *_instance;

        //类方法，返回一个单例对象
        +(instancetype)shareTools
        {
             //注意：这里建议使用self,而不是直接使用类名Tools（考虑继承）

            return [[self alloc]init];
        }

        //保证永远只分配一次存储空间
        +(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
        {
            //使用GCD中的一次性代码
        // static dispatch_once_t onceToken;
        // dispatch_once(&onceToken, ^{
        // _instance = [super allocWithZone:zone];
        // });

            //使用加锁的方式，保证只分配一次存储空间
            @synchronized(self) {
                if (_instance == nil) {
                    _instance = [super allocWithZone:zone];
                }
            }
            return _instance;
        }

        //让代码更加的严谨
        -(nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone
        {
        // return [[self class] allocWithZone:zone];
            return _instance;
        }

        -(nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone
        {
            return _instance;
        }

//在MRC环境下，如果用户retain了一次，那么直接返回instance变量，不对引用计数器+1
        //如果用户release了一次，那么什么都不做，因为单例模式在整个程序运行过程中都拥有且只有一份，程序退出之后被释放，所以不需要对引用计数器操作
        -(oneway void)release
        {
        }

        -(instancetype)retain
        {
            return _instance;
        }

        //惯用法，有经验的程序员通过打印retainCount这个值可以猜到这是一个单例
        -(NSUInteger)retainCount
        {
            return MAXFLOAT;
        }

4 通用版本

1）有意思的对话

01 问:写一份单例代码在ARC和MRC环境下都适用？

答：可以使用条件编译来判断当前项目环境是ARC还是MRC

02 问:条件编译的代码呢，么么哒？

答：条件编译

#if __has_feature(objc_arc)

//如果是ARC，那么就执行这里的代码1

#else

//如果不是ARC，那么就执行代理的代码2

#endif

03 问：在项目里面往往需要实现很多的单例，比如下载、网络请求、音乐播放等等，弱弱的问一句单例可以用继承吗？

答：单例是不可以用继承的，如果想一次写就，四处使用，那么推荐亲使用带参数的宏定义啦！

2）使用带参数的宏完成通用版单例模式代码

01 注意条件编译的代码不能包含在宏定义里面

02 宏定义的代码只需要写一次就好，之后直接拖到项目中用就OK

四. NSOperation

（1）NSOperation基本使用

1）相关概念

01 NSOperation是对GCD的包装

02 两个核心概念【队列+操作】

2）基本使用

01 NSOperation本身是抽象类，只能只有它的子类

02 三个子类分别是：NSBlockOperation、NSInvocationOperation以及自定义继承自NSOperation的类

03 NSOperation和NSOperationQueue结合使用实现多线程并发

3）相关代码

 // 01 NSInvocationOperation
        //1.封装操作
        /* 第一个参数：目标对象 第二个参数：该操作要调用的方法，最多接受一个参数 第三个参数：调用方法传递的参数，如果方法不接受参数，那么该值传nil */
        NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc]
                                            initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];

        //2.启动操作
        [operation start];
    ---------------
        // 02 NSBlockOperation
        //1.封装操作
        /* NSBlockOperation提供了一个类方法，在该类方法中封装操作 */
        NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
            //在主线程中执行
            NSLog(@"---download1--%@",[NSThread currentThread]);
        }];

        //2.追加操作，追加的操作在子线程中执行
        [operation addExecutionBlock:^{
            NSLog(@"---download2--%@",[NSThread currentThread]);
        }];

        [operation addExecutionBlock:^{
             NSLog(@"---download3--%@",[NSThread currentThread]);
        }];

        //3.启动执行操作
        [operation start];

    ---------------
    // 03 自定义NSOperation
        //如何封装操作？
        //自定义的NSOperation,通过重写内部的main方法实现封装操作
        -(void)main
        {
            NSLog(@"--main--%@",[NSThread currentThread]);
        }

        //如何使用？
        //1.实例化一个自定义操作对象
        XMGOperation *op = [[XMGOperation alloc]init];

        //2.执行操作
        [op start];

（2）NSOperationQueue基本使用

1）NSOperation中的两种队列

01 主队列 通过mainQueue获得，凡是放到主队列中的任务都将在主线程执行

02 非主队列 直接alloc init出来的队列。非主队列同时具备了并发和串行的功能，通过设置最大并发数属性来控制任务是并发执行还是串行执行

2）相关代码

//自定义NSOperation
        -(void)customOperation
        {
            //1.创建队列
            NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

            //2.封装操作
            //好处：1.信息隐蔽
            //2.代码复用

            XMGOperation *op1 = [[XMGOperation alloc]init];
            XMGOperation *op2 = [[XMGOperation alloc]init];

            //3.添加操作到队列中
            [queue addOperation:op1];
            [queue addOperation:op2];
        }

        //NSBlockOperation
        - (void)block
        {
            //1.创建队列
            NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

            //2.封装操作
            NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
                NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
            }];

            NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
                NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);

            }];

            [op2 addExecutionBlock:^{
                NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]);
            }];

            [op2 addExecutionBlock:^{
                NSLog(@"4----%@",[NSThread currentThread]);
            }];

            //3.添加操作到队列中
            [queue addOperation:op1];
            [queue addOperation:op2];

            //补充：简便方法
            [queue addOperationWithBlock:^{
                NSLog(@"5----%@",[NSThread currentThread]);
            }];

        }

        //NSInvocationOperation
        - (void)invocation
        {
            /* GCD中的队列： 串行队列：自己创建的，主队列 并发队列：自己创建的，全局并发队列 NSOperationQueue 主队列：[NSOperationQueue mainqueue];凡事放在主队列中的操作都在主线程中执行 非主队列：[[NSOperationQueue alloc]init]，并发和串行，默认是并发执行的 */

            //1.创建队列
            NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

            //2.封装操作
            NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download1) object:nil];

            NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download2) object:nil];


            NSInvocationOperation *op3 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download3) object:nil];


            //3.把封装好的操作添加到队列中
            [queue addOperation:op1];//[op1 start]
            [queue addOperation:op2];
            [queue addOperation:op3];
        }

（3） NSOperation其它用法

1）设置最大并发数【控制任务并发和串行】

          //1.创建队列
            NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

        //2.设置最大并发数
            //注意点：该属性需要在任务添加到队列中之前进行设置
            //该属性控制队列是串行执行还是并发执行
            //如果最大并发数等于1，那么该队列是串行的，如果大于1那么是并行的
            //系统的最大并发数有个默认的值，为-1，如果该属性设置为0，那么不会执行任何任务
        queue.maxConcurrentOperationCount = 2;

2）暂停和恢复以及取消

//设置暂停和恢复
            //suspended设置为YES表示暂停，suspended设置为NO表示恢复
            //暂停表示不继续执行队列中的下一个任务，暂停操作是可以恢复的
            if (self.queue.isSuspended) {
                self.queue.suspended = NO;
            }else
            {
                self.queue.suspended = YES;
            }

            //取消队列里面的所有操作
            //取消之后，当前正在执行的操作的下一个操作将不再执行，而且永远都不在执行，就像后面的所有任务都从队列里面移除了一样
            //取消操作是不可以恢复的
            [self.queue cancelAllOperations];

        ---------自定义NSOperation取消操作--------------------------
        -(void)main
        {
            //耗时操作1
            for (int i = 0; i<1000; i++) {
                NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]);
            }
            NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++");

            //苹果官方建议，每当执行完一次耗时操作之后，就查看一下当前队列是否为取消状态，如果是，那么就直接退出
            //好处是可以提高程序的性能
            if (self.isCancelled) {
                return;
            }

            //耗时操作2
            for (int i = 0; i<1000; i++) {
                NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]);
            }

            NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++");
        }

（4） NSOperation实现线程间通信

1）开子线程下载图片

        //1.创建队列
            NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

            //2.使用简便方法封装操作并添加到队列中
            [queue addOperationWithBlock:^{

                //3.在该block中下载图片
                NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://news.51sheyuan.com/uploads/allimg/111001/133442IB-2.jpg"];
                NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
                UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
                NSLog(@"下载图片操作--%@",[NSThread currentThread]);

                //4.回到主线程刷新UI
                [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
                    self.imageView.image = image;
                    NSLog(@"刷新UI操作---%@",[NSThread currentThread]);
                }];
            }];

2）下载多张图片合成综合案例（设置操作依赖）

//02 综合案例

   - (void)download2
        {
            //1.创建队列
            NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

            //2.封装操作下载图片1
            NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

                NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://h.hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/6a63f6246b600c3320b14bb3184c510fd8f9a185.jpg"];
                NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

                //拿到图片数据
                self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
            }];


            //3.封装操作下载图片2
            NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
                NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://pic.58pic.com/58pic/13/87/82/27Q58PICYje_1024.jpg"];
                NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

                //拿到图片数据
                self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
            }];

            //4.合成图片
            NSBlockOperation *combine = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

                //4.1 开启图形上下文
                UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));

                //4.2 画image1
                [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];

                //4.3 画image2
                [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];

                //4.4 根据图形上下文拿到图片数据
                UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        // NSLog(@"%@",image);

                //4.5 关闭图形上下文
                UIGraphicsEndImageContext();

                //7.回到主线程刷新UI
                [[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
                    self.imageView.image = image;
                    NSLog(@"刷新UI---%@",[NSThread currentThread]);
                }];

            }];

            //5.设置操作依赖
            [combine addDependency:op1];
            [combine addDependency:op2];

            //6.添加操作到队列中执行
            [queue addOperation:op1];
            [queue addOperation:op2];
            [queue addOperation:combine];
            }

( 5） CD和NSOperation的对比：

1）GCD是纯C语言的API,而操作队列则是Object-C的对象。

2）在GCD中，任务用块（block）来表示，而块是个轻量级的数据结构；相反操作队列中的『操作』NSOperation则是个更加重量级的Object-C对象。

3）具体该使用GCD还是使用NSOperation需要看具体的情况

五. NSOperation和NSOperationQueue相对GCD的好处有：

1）NSOperationQueue可以方便的调用cancel方法来取消某个操作，而GCD中的任务是无法被取消的（安排好任务之后就不管了）。

2）NSOperation可以方便的指定操作间的依赖关系。

3）NSOperation可以通过KVO提供对NSOperation对象的精细控制（如监听当前操作是否被取消或是否已经完成等）

4）NSOperation可以方便的指定操作优先级。操作优先级表示此操作与队列中其它操作之间的优先关系，优先级高的操作先执行，优先级低的后执行。

5）通过自定义NSOperation的子类可以实现操作重用.