iPhone开发——多线程基础&多线程NSThread

1.基础

1.1什么是进程

什么是进程
进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
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QQ、Xcode，系统就会分别启动2个进程

通过“活动监视器”可以查看Mac系统中所开启的进程

1.2什么是线程

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）
线程是进程的基本执行单元，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

1.3线程的串行

1个线程中任务的执行是串行的
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
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）

1.4什么是多线程

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
进程  车间，线程  车间工人
多线程技术可以提高程序的执行效率


比如同时开启3条线程分别下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）

1.5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）

1.6多线程的优缺点

多线程的优点
能适当提高程序的执行效率
能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）


多线程的缺点
开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，主线程占用1M，子线程占用512KB），如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能
线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大
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

1.7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

1.8iOS中多线程的实现方案

多线程NSThread

1.创建和启动线程

一个NSThread对象就代表一条线程


创建、启动线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];
// 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];


线程的调度优先级
+ (double)threadPriority;
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
- (double)threadPriority;
- (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
调度优先级的取值范围是0.0 ~ 1.0，默认0.5，值越大，优先级越高


线程的名字
- (void)setName:(NSString *)n;
- (NSString *)name;

2.其他创建线程方式

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
优点：简单快捷
缺点：无法对线程进行更详细的设置

3.线程的状态

4.控制线程的状态的方法

启动线程
- (void)start; 
// 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
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态


强制停止线程
+ (void)exit;
// 进入死亡状态


注意：一旦线程停止（死亡）了，就不能再次开启任务

5.多线程的安全隐患

资源共享
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
比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件


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

安全隐患示例01 – 存钱取钱

安全隐患示例02 – 卖票

安全隐患分析

6.安全隐患解决 – 互斥锁

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


互斥锁的优缺点
优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
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

原子和非原子属性

OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择
atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）
nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁


相关专业术语：线程同步
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

原子和非原子属性的选择

nonatomic和atomic对比
atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备


iOS开发的建议
所有属性都声明为nonatomic
尽量避免多线程抢夺同一块资源
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

7.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个线程传递数据给另1个线程
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


线程间通信常用方法
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

线程间通信示例 – 图片下载