多线程

一、iOS中多线程的实现方案

二、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

 1 - (void)viewDidLoad {
 2     [super viewDidLoad];
 3     // 创建并开启一条子线程
 4     NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"参数"];
 5     // 线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法
 6     [thread start];
 7 }
 8 /**
 9  *  开启子线程
10  *
11  *  @param param object传进来的参数
12  */
13 - (void)run:(NSString *)param
14 {
15     NSLog(@"currentThread：%@--run--%@", [NSThread currentThread], param);
16 }
17 
18 打印结果：
19 <NSThread: 0x7fd5b2f207f0>{number = 2, name = (null)}--run--参数

主线程相关用法

1 + (NSThread *)mainThread; // 获得主线程
2 - (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程
3 + (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程

其他用法

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;

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

2. 控制线程状态

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

3. 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

 

相关专业术语：线程同步

线程同步的意思是：多条线程按顺序地执行任务

互斥锁，就是使用了线程同步技术

4. 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

 atomic加锁原理

1 @property (assign, atomic) int age;
2 
3 - (void)setAge:(int)age
4 {
5     @synchronized(self) {
6         _age = age;
7     }
8 }

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

5. 线程间通信

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;

三、GCD

1. 简介

全称是Grand Central Dispatch，纯C语言，提供了非常多强大的函数。

GCD的优势

  • GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
  • GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）
  • GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）
  • 程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

2. 任务和队列

GCD中有2个核心概念

  • 任务：执行什么操作
  • 队列：用来存放任务

将任务添加到队列中：

  • GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行
  • 任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

3. 执行任务

GCD中有2个用来执行任务的函数

  • 用同步的方式执行任务，queue：队列  block：任务
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
  • 用异步的方式执行任务
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

同步和异步的区别

  • 同步：在当前线程中执行
  • 异步：在另一条线程中执行

4. 队列的类型

GCD的队列可以分为2大类型

  • 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务），并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效
  • 串行队列（Serial Dispatch Queue）：让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）

5. 并发队列

GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，不需要手动创建

使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 队列的优先级
unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); // 获得全局并发队列

全局并发队列的优先级

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认（中）
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

6. 串行队列

GCD中获得串行有2种途径

使用dispatch_queue_create函数创建串行队列

dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称 
dispatch_queue_attr_t attr); // 队列属性，一般用NULL即可
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", NULL); // 创建
dispatch_release(queue); // 非ARC需要释放手动创建的队列

使用主队列（跟主线程相关联的队列）

主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列

放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行

使用dispatch_get_main_queue()获得主队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

7. 各种队列的执行效果

8. 线程间通信示例

从子线程回到主线程

1 dispatch_async(
2 dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
3     // 执行耗时的异步操作...
4       dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
5         // 回到主线程，执行UI刷新操作
6         });
7 });

9. 延时执行

iOS常见的延时执行有2种方式

  • 调用NSObject的方法

 

[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

 

  • 使用GCD函数
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后异步执行这里的代码...
});

10. 一次性代码

使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次

1 static dispatch_once_t onceToken;
2 dispatch_once(&onceToken, ^{
3     // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
4 });

11. 队列组

有这么1种需求

首先：分别异步执行2个耗时的操作

其次：等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

 如果想要快速高效地实现上述需求，可以考虑用队列组

 1 dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
 2 dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
 3     // 执行1个耗时的异步操作
 4 });
 5 dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
 6     // 执行1个耗时的异步操作
 7 });
 8 dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
 9     // 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
10 });

12. 单例模式

单例模式可以保证在程序运行过程，一个类只有一个实例，而且该实例易于供外界访问。从而方便地控制了实例个数，并节约系统资源。

单例模式在ARC\MRC环境下的写法有所不同，需要编写2套不同的代码

可以用宏判断是否为ARC环境

#if __has_feature(objc_arc)
// ARC
#else
// MRC
#endif
  • 单例模式 - ARC

ARC中，单例模式的实现：

1. 在.m中保留一个全局的static的实例

static id _instance;

2. 重写allocWithZone:方法，在这里创建唯一的实例（注意线程安全）

 

1 + (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
2 {
3     @synchronized(self) {
4         if (!_instance) {
5             _instance = [super allocWithZone:zone];
6         }
7     }
8     return _instance;
9 }

3. 提供1个类方法让外界访问唯一的实例

1 + (instancetype)sharedSoundTool
2 {
3     @synchronized(self) {
4         if (!_instance) {
5             _instance = [[self alloc] init];
6         }
7     }
8     return _instance;
9 }
  • 单例模式 – 非ARC

非ARC中（MRC），单例模式的实现（比ARC多了几个步骤）

1. 实现copyWithZone:方法 

1 + (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
2 {
3     return _instance;
4 }

2. 实现内存管理方法

1 - (id)retain { return self; }
2 - (NSUInteger)retainCount { return 1; }
3 - (oneway void)release {}
4 - (id)autorelease { return self; }

 

四、NSOperation 

NSOperation的作用：

配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能实现多线程编程

 

NSOperation和NSOperationQueue实现多线程的具体步骤：

  • 先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
  • 然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
  • 系统会自动将NSOperation中封装的操作放到一条新线程中执行

1. NSOperation的子类

NSOperation是个抽象类，并不具备封装操作的能力，必须使用它的子类

使用NSOperation子类的方式有3种

  • NSInvocationOperation
  • NSBlockOperation
  • 自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法

NSInvocationOperation

创建NSInvocationOperation对象

- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel object:(id)arg;

调用start方法开始执行操作

- (void)start;

一旦执行操作，就会调用target的sel方法

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

NSBlockOperation

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;

注意：只要NSBlockOperation封装的操作数 > 1，就会异步执行操作

2. NSOperationQueue

NSOperationQueue的作用：NSOperation可以调用start方法来执行任务，但默认是同步执行的。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。

添加操作到NSOperationQueue中

- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

2.1 最大并发数

并发数也就是同时执行的任务数。比如，同时开3个线程执行3个任务，并发数就是3。

最大并发数的相关方法

- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

3. 队列的取消、暂停、恢复

取消队列的所有操作

- (void)cancelAllOperations;

也可以调用NSOperation的- (void)cancel方法取消单个操作

暂停和恢复队列

- (void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暂停队列，NO代表恢复队列
- (BOOL)isSuspended;

4. 操作优先级

设置NSOperation在queue中的优先级，可以改变操作的执行顺序

- (NSOperationQueuePriority)queuePriority;
- (void)setQueuePriority:(NSOperationQueuePriority)p;

优先级的取值（优先级越高，越先执行）

NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8

5. 操作依赖

NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序，比如一定要让操作A执行完后，才能执行操作B，可以这么写：

[operationB addDependency:operationA]; // 操作B依赖于操作A

可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系

注意：不能相互依赖，比如A依赖B，B依赖A

6. 操作的执行顺序

对于添加到queue中的operations，它们的执行顺序取决于2点：

  • 首先依据NSOperation之间的依赖关系
  • 然后依据NSOperation的优先级

因此，总体的执行顺序是：先满足依赖关系，然后再从NSOperation中选择优先级最高的那个执行

7. 自定义NSOperation

自定义NSOperation的步骤很简单

重写- (void)main方法，在里面实现想执行的任务

 

重写- (void)main方法的注意点

  • 自己创建自动释放池（因为如果是异步操作，无法访问主线程的自动释放池）
  • 经常通过- (BOOL)isCancelled方法检测操作是否被取消，对取消做出响应

 

posted @ 2015-09-21 15:13  骑着蜗牛看雪  阅读(351)  评论(0)  编辑  收藏  举报