012-iOS之多线程管理

前言：

•进程

正在进行中的程序被称为进程，负责程序运行的内存分配

每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间

•线程

线程是进程中一个独立的执行路径(控制单元)

一个进程中至少包含一条线程，即主线程

可以将耗时的执行路径(如：网络请求)放在其他线程中执行

创建线程：就是开启一条新的执行路径，负责程序中指定的代码运行，与主线程中的代码实现同时运行（新建一条执行路径 512K 不能杀掉一个线程！但是可以暂停、休眠）

•优势

(1)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

(2)将耗时的任务分配到其他线程执行，由主线程负责统一更新界面会使应用程序更加流畅，用户体验更好

(3)当硬件处理器的数量增加，程序会运行更快，而程序无需做任何调整

•弊端

新建线程会消耗内存空间和CPU时间，线程太多会降低系统的运行性能

•误区

多线程技术是为了并发执行多项任务，不会提高单个算法本身的执行效率

简介

每一个iOS程序都有一个专门用于更新显示UI界面、处理用户触摸事件的主线程，如果将其他太耗时的操作放在主线程中执行，很容易照成主线程的阻塞，而导致程序出现卡机的现象，带来极差的用户体验，为了避免这个现象的发生，我们通常将其他耗时的操作放到其他线程中去，增加运行效果的最好方法。下面我们将介绍一下iOS的三种多线程编程：

1.NSThread

(1)使用NSThread对象建立一个线程非常方便

(2)但是！要使用NSThread管理多个线程非常困难，不推荐使用

(3)技巧！使用[NSThread currentThread]跟踪任务所在线程，适用于这三种技术

这种方法需要管理线程的生命周期、同步、加锁问题，会导致一定的性能开销，

2.NSOperation和NSOperationQueue

(1)是使用GCD实现的一套Objective-C的API

(2)是面向对象的线程技术

(3)提供了一些在GCD中不容易实现的特性，如：限制最大并发数量、操作之间的依赖关系

NSOperation以面向对象的方式封装了需要执行的操作，然后可以将这个操作放到一个NSOperationQueue中去异步执行。不必关心线程管理、同步等问题。

3.Grand Centeral Dispatch

(1)是基于C语言的底层API

(2)用Block定义任务，使用起来非常灵活便捷

(3)提供了更多的控制能力以及操作队列中所不能使用的底层函数

简称GCD，iOS4才开始支持，是纯C语言的API。自iPad2开始，苹果设备开始有了双核CPU，为了充分利用这2个核，GCD提供了一些新特性来支持多核并行编程

•提示：iOS的开发者，需要了解三种多线程技术的基本使用，因为在实际开发中会根据实际情况选择不同的多线程技术

NSThread

一、获取当前线程

NSThread *current = [NSThread currentThread];

二、获取主线程

NSThread *main = [NSThread mainThread];
NSLog(@"主线程:%@", main);

打印结果是：
2014-08-25 09:13:33.599 thread[7493:c07] 主线程:<NSThread: 0x23343e0>{name = (null), num = 1}num相当于线程的id，主线程的num是为1的

三、NSThread的创建
1.动态方法

- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument; // 在第2行创建了一条新线程，然后在第4行调用start方法启动线程，线程启动后会调用self的run:方法，并且将@"hb"作为方法参数

1 // 初始化线程
2 NSThread *thread = [[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"hb"] autorelease];
3 // 开启线程
4 [thread start];假如run:方法是这样的：

1 - (void)run:(NSString *)string {
2 NSThread *current = [NSThread currentThread];
3 NSLog(@"执行了run:方法-参数：%@，当前线程：%@", string, current);
4 }

打印结果为：
2014-08-25 09:20:21.102 thread[7542:3e13] 执行了run:方法-参数：mj，当前线程：<NSThread: 0x8495e3d0>{name = (null), num = 3}可以发现，这条线程的num值为3，说明不是主线程，主线程的num为1

2.静态方法

+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"hb"]; // 执行完上面代码后会马上启动一条新线程，并且在这条线程上调用self的run:方法，以@"hb"为方法参数

3.隐式创建线程

[self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"hb"]; // 会隐式地创建一条新线程，并且在这条线程上调用self的run:方法，以@"hb"为方法参数

四、暂停当前线程

[NSThread sleepForTimeInterval:2];
NSDate *date = [NSDate dateWithTimeInterval:2 sinceDate:[NSDate date]];
[NSThread sleepUntilDate:date]; // 上面两种做法都是暂停当前线程2秒

五、线程的其他操作
1.在指定线程上执行操作

[self performSelector:@selector(run) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES]; // 上面代码的意思是在thread这条线程上调用self的run方法
// 最后的YES代表：上面的代码会阻塞，等run方法在thread线程执行完毕后，上面的代码才会通过

2.在主线程上执行操作

[self performSelectorOnMainThread:@selector(run) withObject:nil waitUntilDone:YES]; // 在主线程调用self的run方法

3.在当前线程执行操作

[self performSelector:@selector(run) withObject:nil]; // 在当前线程调用self的run方法

六、优缺点
1.优点：NSThread比其他多线程方案较轻量级，更直观地控制线程对象
2.缺点：需要自己管理线程的生命周期，线程同步。线程同步对数据的加锁会有一定的系统开销

NSOperation和NSOperationQueue

•简介

(1)NSOperationQueue(操作队列)是由GCD提供的队列模型的Cocoa抽象，是一套Objective-C的API

(2)GCD提供了更加底层的控制，而操作队列则在GCD之上实现了一些方便的功能，这些功能对于开发者而言通常是最好最安全的选择

•队列及操作

1.NSOperationQueue有两种不同类型的队列：主队列和自定义队列

2.主队列运行在主线程上

3.自定义队列在后台执行

4.队列处理的任务是NSOperation的子类

(1)NSInvocationOperation

(2)NSBlockOperation

•基本使用步骤

(1)定义操作队列

(2)定义操作

(3)将操作添加到队列

提示：一旦将操作添加到队列，操作就会立即被调度执行

NSInvocationOperation(调度操作)

•定义队列

self.myQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];

•操作调用的方法

- (void)operationAction:(id)obj
{
    NSLog(@"%@ - obj : %@", [NSThread currentThread], obj);
}

•定义操作并添加到队列

NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@(i)];
[self.myQueue addOperation:op];

•小结：需要准备一个被调度的方法，并且能够接收一个参数

NSBlockOperation(块操作)

•定义操作并添加到队列

NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    [self operationAction:@"Block Operation"];
}];

•将操作添加到队列

[self.myQueue addOperation:op];

•小结：NSBlockOperation比NSInvocationOperation更加灵活

•设置操作的依赖关系

NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"%@ - 下载图片", [NSThread currentThread]);
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"%@ - 添加图片滤镜", [NSThread currentThread]);
}];
NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"%@ - 更新UI", [NSThread currentThread]);
}];
[op2 addDependency:op1];
[op3 addDependency:op2];
// [op1 addDependency:op3]; //会造成循环依赖
[self.myQueue addOperation:op1];
[self.myQueue addOperation:op2];
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperation:op3];

提示：利用addDependency可以指定操作之间的彼此依赖关系(执行先后顺序)
注意：不要出现循环依赖！

•设置同时并发的线程数量

[self.myQueue setMaxConcurrentOperationCount:2];
// 设置同时并发的线程数量能够有效地降低CPU和内存的开销 这一功能用GCD不容易实现
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [self operationAction:@(i)];
    }];

    [self.myQueue addOperation:op];
}

•NSOperation小结

1>.从本质上来看，操作队列的性能会比GCD略低，不过，大多数情况下这点负面影响可以忽略不计，操作队列是并发编程的首选工具

ps:AFN，底层用GCD开发，开发的接口是NSOperation的

GCD---Grand Centeral Dispatch (大中央调度)

GCD小结

(1)通过GCD，开发者不用再直接跟线程打交道，只需要向队列中添加代码块即可

(2)GCD在后端管理着一个线程池，GCD不仅决定着代码块将在哪个线程被执行，它还根据可用的系统资源对这些线程进行管理。从而让开发者从线程管理的工作中解放出来，通过集中的管理线程，缓解大量线程被创建的问题

(3)使用GCD，开发者可以将工作考虑为一个队列，而不是一堆线程，这种并行的抽象模型更容易掌握和使用

GCD的队列

(1)GCD公开有5个不同的队列：运行在主线程中的主队列，3 个不同优先级的后台队列，以及一个优先级更低的后台队列（用于 I/O）

(2)自定义队列：串行和并行队列。自定义队列非常强大，建议在开发中使用。在自定义队列中被调度的所有Block最终都将被放入到系统的全局队列中和线程池中

(3)提示：不建议使用不同优先级的队列，因为如果设计不当，可能会出现优先级反转，即低优先级的操作阻塞高优先级的操作

•GCD的基本思想是就将操作s放在队列s中去执行

(1)操作使用Blocks定义

(2)队列负责调度任务执行所在的线程以及具体的执行时间

(3)队列的特点是先进先出(FIFO)的，新添加至对列的操作都会排在队尾

•提示

GCD的函数都是以dispatch(分派、调度)开头的

•队列(dispatch_queue_t)

串行队列，队列中的任务只会顺序执行

并行队列，队列中的任务通常会并发执行

•操作

dispatch_async 异步操作，会并发执行，无法确定任务的执行顺序

dispatch_sync 同步操作，会依次顺序执行，能够决定任务的执行顺序

ps:队列不是线程？也不表示对应的CPU 队列就是负责调度的!谁空闲，就把任务给谁！多线程技术的目的，就是为了在一个CPU上实现快速切换！

•串行队列

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // 队列名称在调试时辅助

dispatch_sync(q, ^{
    NSLog(@"串行同步 %@", [NSThread currentThread]);
});  // 同步操作不会新建线程、操作顺序执行（没用！）

dispatch_async(q, ^{
    NSLog(@"串行异步 %@", [NSThread currentThread]);
});  // 异步操作会新建线程、操作顺序执行（非常有用！）

 场景：既不影响主线程，又需要顺序执行的操作！

•串行队列

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); // 队列名称在调试时辅助

dispatch_sync(q, ^{
    NSLog(@"并行同步 %@", [NSThread currentThread]);
});  // 同步操作不会新建线程、操作顺序执行

dispatch_async(q, ^{
    NSLog(@"并行异步 %@", [NSThread currentThread]);
});    // 异步操作会新建多个线程、操作无序执行（有用，容易出错！）队列前如果有其他任务，会等待前面的任务完成之后再执行
场景：既不影响主线程，又不需要顺序执行的操作！

•全局队列

dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);   //全局队列是系统的，直接拿过来（GET）用就可以与并行队列类似，但调试时，无法确认操作所在队列

dispatch_async(q, ^{
    NSLog(@"全局异步 %@ %d", [NSThread currentThread], i);
});  // 会新建多个线程、操作无序执行队列前如果有其他任务，会等待前面的任务完成之后再执行

dispatch_sync(q, ^{
    NSLog(@"全局同步 %@ %d", [NSThread currentThread], i);
});  // 同步操作不会新建线程、操作顺序执行

•主队列

dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();
// 每一个应用程序对应唯一一个主队列，直接GET即可在多线程开发中，使用主队列更新UI

dispatch_async(q, ^{
    NSLog(@"主队列异步 %@", [NSThread currentThread]);
});
// 主队列中的操作都应该在主线程上顺序执行的，不存在异步的概念

dispatch_sync(q, ^{
    NSLog(@"主队列同步 %@", [NSThread currentThread]);
});   // 如果把主线程中的操作看成一个大的Block，那么除非主线程被用户杀掉，否则永远不会结束主队列中添加的同步操作永远不会被执行，会死锁

•不同队列中嵌套dispatch_sync的结果

// 全局队列，都在主线程上执行，不会死锁
dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 并行队列，都在主线程上执行，不会死锁
dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// 串行队列，会死锁，但是会执行嵌套同步操作之前的代码
dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 直接死锁
dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();

dispatch_sync(q, ^{
    NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(q, ^{
        NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
    });
});

•dispatch_sync的应用场景

1>阻塞并行队列的执行，要求某一操作执行后再进行后续操作，如用户登录

2>确保块代码之外的局部变量确实被修改

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("com.whblap.test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
__block BOOL logon = NO;
dispatch_sync(q, ^{
    NSLog(@"模拟耗时操作 %@", [NSThread currentThread]);

　　　[NSThread sleepForTimeInterval:2.0f]; // 通常在多线程调试中用于模拟耗时操作在发布的应用程序中，不要使用此方法！

    NSLog(@"模拟耗时完成 %@", [NSThread currentThread]);
    logon = YES;
});

dispatch_async(q, ^{
       NSLog(@"登录完成的处理 %@", [NSThread currentThread]);

});

ps:

串行队列，同步任务，不需要新建线程
串行队列，异步任务，需要一个子线程，线程的创建和回收不需要程序员参与！ “是最安全的一个选择”串行队列只能创建！
并行队列，同步任务，不需要创建线程
并行队列，异步任务，有多少个任务，就开N个线程执行，
无论什么队列和什么任务，线程的创建和回收不需要程序员参与。
线程的创建回收工作是由队列负责的
“并发”编程，为了让程序员从负责的线程控制中解脱出来！只需要面对队列和任务！

时间： 2024-11-06 15:26:23

012-iOS之多线程管理

前言：

简介

NSThread

NSOperation和NSOperationQueue

NSInvocationOperation(调度操作)

NSBlockOperation(块操作)

GCD---Grand Centeral Dispatch (大中央调度)

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