很多朋友都说iOS开发中，最难理解和学习的就是多线程，很多的原理实现都是通过log看到，也比较抽象，本人也是在多线程方面投入过很多脑细胞。。无论这方面的知识掌握和应用起来是否轻松，牢固的基本功、正确的认识理解、再加上充分的实战经验，都能助你将其搞定。这里先介绍一些多线程的知识以及应用，作为讨论，大家共同学习。
一、多线程基本概念
1、线程与进程
（1）进程：操作系统的每一个应用程序就是一个进程
（2）线程：进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行
2、主线程
（1）定义：一个程序运行后，默认会开启1个线程，称为“主线程”或“UI线程”。其他为“子线程”。
（2）作用及注意：线程一般用来 刷新UI界面 ，处理UI事件（比如：点击、滚动、拖拽等事件），避免将耗时的操作放到主线程，以免造成主线程卡顿。
3、多线程原理：
（1）是CPU快速的在多个线程之间的切换（自身的随机调度算法）。
（2）同步/异步：
- 同步：指的就是在当前线程(不一定是主线程)中,从上而下依次执行任务（代码块的阅读顺序）,这个就叫做同步。
- 异步：指不在当前线程中执行了,开辟新的线程执行, 注意:即使在别的线程中执行,也是从上而下依次执行的。
4、iOS多线程实现方案
5、线程的占用空间：
（1）子线程：512KB。
（2）主线程：512KB。这里官方文档给出的是1M，实际测试为512，可以打印线程的stackSize属性验证。
6、线程的状态和生命周期：
（1）控制线程的状态（以NSThread管理线程为例）
a、启动线程：- (void)start;
线程进入就绪状态，当线程执行完毕后自动进入死亡状态。
b、暂停（阻塞）线程
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
线程进入阻塞状态
c、停止线程
+ (void)exit;
线程进入死亡状态
（2）状态图
7、线程的属性（以NSThread管理线程为例，一下是NSTread类中的方法或属性）
（1）stackSize：占内存大小
（2）name：名字
（3）threadPriority：优先级(不推荐使用)
(4) qualityOfService：服务质量
二、多线程深入理解
1、线程间资源共享/抢夺
（1）定义：一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，当多个线程访问同一块资源时，各个线程提取和修改数据不同步，很容易引发数据错乱和数据安全问题。
（2）互斥锁（线程同步） ：解决上面的问题
- 代码：@synchronized(锁对象) { 需要锁定的代码 }
- 每一个对象（NSObject）内部都有一个锁(变量)，当有线程要进入synchronized到代码块中会先检查对象的锁是打开还是关闭状态，默认锁是打开状态（1），如果是线程执行到代码块内部 会先上锁（0）。如果锁被关闭，再有线程要执行代码块就先等待，直到锁打开才可以进入。
- 互斥锁的实现流程
线程执行到synchronized
i. 检查锁状态 如果是开锁状态转到ii ，如果上锁转到v
ii. 上锁(0)
iii. 执行代码块
iv. 执行完毕 开锁(1)
v. 线程等待(就绪状态)
- 注意：必须使用全局对象来提供“锁”，否则同样锁不住。
2、原子属性
（1）属性中的修饰符
- nonatomic ：非原子属性
- atomic ： 原子属性，针对多线程设计的，是默认值。保证同一时间只有一个线程能够写入，但是同一个时间多个线程都可以取值。
- 自旋锁：atomic 本身就有一把锁（自旋锁），保证“单写多读”：单个线程写入，多个线程可以读取。如果发现有其它线程正在锁定代码，线程会用死循环的方式，一直等待锁定的代码执行完成 。自旋锁更适合执行不耗时的代码。
- iOS开发的建议：
- 所有属性都声明为nonatomic，移动设备内存小，atomic虽然相对线程安全，但是消耗资源较多。
- 尽量避免多线程抢夺同一块资源（多个线程访问和修改同一数据）。
- 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。
3、线程安全
（1）多个线程同时操作一个全局变量是不安全的，使用自旋锁并不是绝对的安全（因为单写多读）。
（2）线程安全：在多个线程进行读写操作时，仍然能够保证数据的正确 。使用互斥锁可以实现，但是消耗性能。
（3）关于主线程（UI线程）：几乎所有UIKit??提供的类都是线程不安全的，所有更新UI的操作都在主线程上执行。
4、NSRunLoop
（1）功能作用：运行循环，又叫消息循环或事件循环。
- 检测、接收 “输入事件” 并执行。
- 保证程序不退出（主线程）。
- 如果没有事件发生，会让程序进入休眠状态。
（2）特点：
- NSRunLoop不能单独存在，必须存在于线程中，不论主线程中还是子线程中都有一个消息循环。
- 主线程的RunLoop是默认开启的，子线程中的RunLoop默认不开启（使用run方法开启）。
- 只要线程一启动，内部就会有一个默认的主RunLoop，而每一个App，只要一启动，就会自动有一个主线程。
（3）（两大核心之一）输入事件：
- 输入源：比如 键盘输入，滚动scrollView，performSelector方法
- 定时源：NSTimer 定时器
（4）（两大核心之二）运行模式（消息循环模式）：
- 线程的消息循环运行在某一种消息循环模式上。
- 输入事件必须设置消息循环的运行模式，并且如果想让输入事件可以在消息循环上执行，输入事件的消息循环运行模式必须和当前消息循环的运行模式一致
- 两种常用的运行模式：NSDefaultRunLoopMode、NSRunLoopCommonModes。
- 实例：输入事件是定时源
//定时源 （计时器）
NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(demo) userInfo:nil repeats:YES];
/*
参数1：输入源
参数2：输入源的模式,要和当前消息循环的模式对应，才可以让消息循环执行输入源
NSDefaultRunLoopMode默认模式 NSRunLoopCommonModes包含了很多种模式
*/
[[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
5、自动释放池
（1）主线程自动释放池的创建和销毁：
- 每一次主线程的消息循环开始的时候会先创建自动释放池。
- 消息循环结束前，会释放自动释放池。
- 自动释放池被销毁或耗尽时会向池中所有对象发送 release 消息，释放所有 autorelease 的对象（引用计数-1）。
- 自动释放池随着消息循环的开始和结束不断的重建和销毁。
（2）子线程的自动释放池：
- 在子线程开启时手动创建释放池。因为主线程可以自动生成释放池，而子线程不可以。为了保证消息循环结束（线程结束）时，所有的对象可以正常入池和释放，必须手动添加。
- 其他情况和主线程相同。
（3）什么时候使用自动释放池：（官方文档建议）
- 开启子线程时。
- 在一个循环中，生成了大量的临时变量，需要手动在循环内部加入释放池（否则内存会爆。。）。
- 例如：
for (int i = 0; i < largeNumber; ++i) {
@autoreleasepool {
NSString *str = @"Hello World";
str = [str stringByAppendingFormat:@" - %d", i];
str = [str uppercaseString];
}
}
（4）示意图
三、线程管理————pthread
1、一套通用的多线程API，纯C语言，操作难度大，在iOS开发中基本不使用。
2、基本使用方式
#import <pthread.h>
//线程编号的地址，本质是结构体类型
pthread_t pthread;
//方法的返回值：0 成功， 其它失败
int result = pthread_create(&pthread, NULL, demo, NULL);
/*
pthread_create函数的参数介绍
第一个参数： 线程编号的地址；
第二个参数： 线程的属性；
第三个参数： 线程要执行的方法，其中void *(*)(void *)具体代表含义：
//函数的返回值类型： void *，类似于oc中的id；
//函数的名称：函数指针；
//函数的参数：void *；
第四个参数：线程要执行的方法的参数。
*/
四、线程管理————NSThread
1、创建新线程的三种方式，例如：
//方式一：NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(demo:) object:nil]; [thread start];//方式二： [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(demo:) toTarget:self withObject:nil]; //方式三：准确的说此方法是NSObject的 [self performSelectorInBackground:@selector(demo:) withObject:nil];
2、NSThread在调试中的使用
- 获得线程的属性：name，stackSize，threadPriority(默认0.5)
- 管理线程的类方法：start、exit、sleep
- 获得当前线程和主线程： [NSThread currentThread] 、[NSThread mainThread];
五、线程管理————GCD
在之前文章中，已经针对GCD的基本使用做了详细介绍，不在这里复述了。可参阅：http://www.cnblogs.com/cleven/p/5249246.html
本文只对GCD的其他操作进行一些补充。
1、延迟操作
实例：
//延时操作
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
});
/*
dispatch_after的参数
参数1 dispatch_time_t when
多少秒之后执行
参数2 dispatch_queue_t queue
任务添加到那个队列
参数3 dispatch_block_t block
要执行的任务
*/
2、一次性执行
（1）定义：程序运行中只执行一次。一次性执行是线程安全的，可以使用一次性执行创建单例对象，效率比互斥锁高。
（2）实现：可以用来创建单例对象。
//原理：当onceToken为0时执行方法，然后将全局变量oneceToken更改为-1，以后就无法再执行。
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
//要执行一次的代码；
});
3、调度组
（1）定义：有时候需要在多个异步任务都执行完成之后继续做某些事情，比如下载歌曲，等所有的歌曲都下载完毕之后转到主线程提示用户，这样需要一个顺序的统一调度。
（2）实现：
//1 全局队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
//2 调度组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//3 添加任务
//把任务添加到队列，等任务执行完成之后通知调度组，任务是异步执行
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"歌曲1下载完毕 %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"歌曲2下载完毕 %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"歌曲3下载完毕 %@",[NSThread currentThread]);
});
//4 所有任务都执行完成后，获得通知 (异步执行)
//等调度组中队列的任务完成后，把block添加到指定的队列
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
NSLog(@"所有歌曲都已经下载完毕！ %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
//在主线程，更新UI控件，提示用户
NSLog(@"播放器更新完毕！ %@",[NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"over");
（3）原理：
//1 全局队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
//2 调度组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//ARC中不用写
// dispatch_retain(group);
//3 进入调度组,执行此函数后，再添加的异步执行的block都会被group监听
dispatch_group_enter(group);
//4 添加任务一
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@“下载第一首歌曲！”);
dispatch_group_leave(group);
//ARC中此行不用写，也不能写
// dispatch_release(group);
});
//5 添加任务二
dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@“下载第二首歌曲”);
dispatch_group_leave(group);
//ARC中此行不用写，也不能写
//dispatch_release(group);
});
//6 获得调度组的通知
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@“歌曲都已经下载完毕！ %@",[NSThread currentThread]);
});
//7 等待调度组 监听的队列中的所有任务全部执行完毕，才会执行后续代码，会阻塞线程（很少使用）
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
六、线程管理————NSOperation
1、NSOperation的作用以及特点
（1）NSOperation是OC语言中基于GCD的面向对象的封装，NSOperation是iOS2.0推出的，iOS4之后（GCD出现）重写了NSOperation。
（2）使用起来比GCD更加简单（面向对象）。同时，苹果推荐使用，使用NSOperation不用关心线程以及线程的生命周期。
（3）提供了一些用GCD不好实现的功能，比如暂停，取消，最大并发数、依赖关系。当然GCD也有自己的特有，比如延迟、一次性执行、调度组。
（4）NSOperation是抽象类，约束子类都具有共同的属性和方法，不能直接使用，而是使用其子类。
（5）任务是并发执行的，除非遇到主队列（start方法除外）。
2、NSOperationQueue 队列
（1）两种队列
- 并发队列：程序员自己创建
- 主队列：系统创建
（2）NSOperationQueue的作用：
- NSOperation可以调用start方法来执行任务，但默认是主线程执行的。如果将NSOperation添加到NSOperationQueue（操作队列）中，系统会自动异步执行NSOperation中的操作。
（3）无论是使用start还是加入队列的方式来执行操作，系统都会调用NSOperation中的main方法，所以如果自定义NSOperation，就要重写此方法。
（4）添加操作到队列(主队列也一样)
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
(5) 其他一些常用方法和属性
- (BOOL)suspended 暂停
- (NSUInteger)operationCount 队列中的操作数
- (NSUInteger)maxConcurrentOperationCount 最大并发数
- +(NSOperation*)mainQueue 获得主队列
- +(NSOperation*)currentQueue 获得当前队列
- -(void)cancelAllOperations 取消所有操作
3、NSOperation子类——NSInvocationOperation
（1）实例
//建NSInvocationOperation对象
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel object:(id)arg;
//调用start方法开始执行操作，一旦执行操作，就会调用target的sel方法
- (void)start;
（2）注意：默认情况下，调用了start方法后并不会开一条新线程去执行操作，而是在当前线程同步执行操作，只有将NSOperation放到一个NSOperationQueue中，才会异步执行操作。
4、NSOperation子类——NSBlockOperation
（1）实例：
//创建NSBlockOperation对象
+ (id)blockOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
//通过addExecutionBlock:方法添加更多的操作
- (void)addExecutionBlock:(void (^)(void))block;
（2）注意：只要NSBlockOperation封装的操作数 > 1，就会异步执行操作。
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
}];
//操作添加额外的任务
[op addExecutionBlock:^{
NSLog(@"Execution %@",[NSThread currentThread]);
}];
[op start];
//如果NSBlockOperation的操作数>1 开启新的线程
//这时有两个任务并发执行，一个在主线程，一个在新开启的线程
5、并发数
（1）定义：同时执行的任务数，比如，同时执行3个任务放到3个线程，并发数就是3。
（2）最大并发数及相关方法：最大并发数是系统同一时间并发执行任务的最大数。系统可以开辟多个线程、队列可以拥有多个任务，但是同时执行的任务数只能是设定好的最大并发数，直到队列中任务执行完毕。
- - (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
- - (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt
（3）执行的过程
a、把操作添加到队列
b、去线程池去取空闲的线程，如果没有就创建线程
c、把操作交给从线程池中取出的线程执行
d、执行完成后，把线程再放回线程池中
e、重复b，c，d直到所有的操作都执行完
6、优先级
（1）方法一：设置NSOperation在queue中的优先级，可以改变操作的执行优先级，注意这是NSOperation中的属性，已经不推荐使用了。
- - (NSOperationQueuePriority)queuePriority;
- - (void)setQueuePriority:(NSOperationQueuePriority)p;
（2）方法二：iOS8以后推荐使用服务质量 qualityOfService属性，这是个枚举值。
（3）注意：优先级只是告诉系统：在CUP随机调度的情况下，请尽量优先调用优先级高的任务去执行，并不能绝对保证CPU全部执行优先级高的任务。
7、依赖关系
（1）定义：类似于GCD的串行队列，NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序。
（2）实例
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"op1 验证账号");
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"op2 扣费");
}];
NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"op3 下载应用");
}];
//操作依赖 不能设置相互依赖
[op2 addDependency:op1];
[op3 addDependency:op2];
//把操作添加到队列中 waitUntilFinished是否等待这句代码执行完毕再来执行下面的代码
[self.queue addOperations:@[op2,op3] waitUntilFinished:NO];
//不同的队列之间也可以设置依赖关系
[[NSOperationQueue mainQueue]addOperation:op1];
8、监听操作的完成
（1）类似于GCD的操作组，NSOperation也可以监听操作的完成，这是NSOperation中的方法：
- - (void (^)(void))completionBlock;
- - (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;
//创建操作op，任务就是循环打印输出
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 20; i++) {
NSLog(@"我是op===》 %d",i);
}
}];
//设置操作优先级 最高的服务质量
op.qualityOfService = NSQualityOfServiceUserInteractive;
//把操作添加到队列中
[self.queue addOperation:op];
//监听op的完成
[op setCompletionBlock:^{
NSLog(@"op 执行完毕了！ %@",[NSThread currentThread]);
}];
//创建操作op2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i <20; i++) {
NSLog(@"我是op2+++》 %d",i);
}
}];
//设置操作优先级 最低的服务质量
op2.qualityOfService = NSQualityOfServiceBackground;
//把操作添加到队列中
[self.queue addOperation:op2];
//本例中加入了优先级的使用：op和op2两个任务，op要优先于op2被CPU调度，理论上也是会优先于op2执行完毕，当op执行完毕时，op任务的结束被监听到，输出“执行完毕”，此时op2还在执行中。
七、线程间通信的几种方式
线程间的通讯，关键在于获得不同的线程或队列，然后在不同线程中执行任务，比如从子线程到主线程，再从主线程到子线程。
1、获得当前线程（队列）的方式
(1) NSThread管理线程： [NSThread currentThread];
(2) NSOperation管理线程： [NSOperationQueue currentQueue];
2、获得主线程（主队列）的方式
(1) NSThread管理线程： [NSThread mainThread]; 主线程
(2) NSOperation管理线程： [NSOperationQueue mainQueue]; 主队列
（3）GCD管理线程： dispatch_get_main_queue(); 主队列
3、在某线程中执行
（1）此方法是NSObject的扩展（NSThread.h中）：
- - (void)performSelectorOnMainThread
（2）开启新线程执行：
- - (void)performSelectorInBackground
（3）在某个线程中执行：
- -（void）performSelector:onThread：
到此处，本文只是简单的将iOS中多线程的基本概念和使用做了简单介绍和整理，如有问题，还望多包含并指教，随后将更多讨论些在实际开发中的应用。