iOS笔记_12_多线程

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”（刷新UI界面最好在主线程中做，在子线程中可能会出现莫名其妙的BUG）
• 主线程的作用
  
  • 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）
• 注意点
  
  • 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
• iOS中多线程的实现方案
  
  • pthread（c语言，程序员管理）
    
    • 一套通用的多线程API
    • 适用于Unix\Linux\Windows等系统
    • 跨平台\可移植
    • 使用难度大
  • NSThread（oc语言，程序员管理）
    
    • 使用更加面向对象
    • 简单易用，可直接操作线程对象
  • GCD（c语言，自动管理）
    
    • 旨在替代NSThread等线程技术
    • 充分利用设备的多核
  • NSOperation（oc语言，自动管理）
    
    • 基于GCD（底层是GCD）
    • 比GCD多了一些更简单实用的功能
    • 使用更加面向对象

NSThread

• 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

• 常见相关用法

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

// 获取当前线程
NSThread *current = [NSThread currentThread];

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

• 其他创建线程方式
  
  • 优点：简单快捷
  • 缺点：无法对线程进行更详细的设置

// 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];

• 控制线程的状态

// 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

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

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
• 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

线程间的通信

• 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;

GCD

• 本质及优点
  
  • 全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”
  • 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
• 使用GCD的步骤
  
  • 定制任务
    
    • 确定想做的事情
  • 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
• 执行任务常用的函数

// 用同步的方式执行任务
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
// queue：队列
// block：任务
// 注意：使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列。同步方式会阻塞当前队列。


// 用异步的方式执行任务
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
// 在前面的任务执行结束后它才执行，而且它后面的任务等它执行完成之后才会执行
// 注意：这个queue不能是全局的并发队列

• 同步和异步的区别
  
  • 同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
  • 异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力
• 队列的类型
  
  • 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）
• 并发队列

// 创建并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("队列名称", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
// 第一个参数 const char *label 队列名称 
// 第二个参数 dispatch_queue_attr_t attr 队列的类型 DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并发队列

// 获得全局的并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 
// 第一个参数 dispatch_queue_priority_t priority 队列的优先级
// 第二个参数 unsigned long flags 此参数暂时无用，用0即可
#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

• 串行队列

// 创建串行队列（队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("队列名称", NULL); 
// 获得主队列，主队列也是串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

• 线程间的通信

// 从子线程回到主线程
dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

• 延迟操作
  
  • iOS中延迟操作有3种
    
    • 调用NSObject的方法
    • 使用GCD函数
    • 使用NSTimer

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

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后执行这里的代码...
});

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:NO];

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

• 快速迭代

// 使用dispatch_apply函数能进行快速迭代遍历
dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
    // 执行10次代码，index顺序不确定
});

• 队列组
  
  • 可以满足的一种需求（当然也可以用依赖线程依赖实现，下文会提到）
    
    • 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

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

单例模式

• 单例模式的作用
  
  • 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
• 单例模式的使用场合
  
  • 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）
• 实现步骤：

// 在.m中保留一个全局的static的实例
static id _instance;

// 重写allocWithZone:方法，在这里创建唯一的实例（注意线程安全），alloc方法会调用allocWithZone:方法
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _instance;
}
// 提供1个类方法让外界访问唯一的实例
+ (instancetype)sharedInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    return _instance;
}
// 实现copyWithZone:方法
- (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

NSOperation

• 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NSOperationQueue中的NSOperation取出来
  • 将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行
• NSOperation是抽象类，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

• NSOperationQueue

// 添加操作到NSOperationQueue中
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

• 相关操作

// 设置最大并发数
- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

// 取消队列的所有操作
- (void)cancelAllOperations;
// 提示：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;

• 操作依赖
  
  • NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序
  • 可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系

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

• 操作的监听

// 可以监听一个操作的执行完毕
- (void (^)(void))completionBlock;
- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;

• 自定义NSOperation
  
  • 只需要重写- (void)main方法，在里面实现想执行的任务
  • 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

计算时间差

NSDate *start = [NSDate date];
// 上下两句代码间放需要计算时间的程序
NSDate *end = [NSDate date];
NSLog(@"%f", [end timeIntervalSinceDate:start]);

CFTimeInterval begin = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
// 上下两句代码间放需要计算时间的程序
CFTimeInterval end = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSLog(@"%f", end - begin);

小结：

1、在GCD中，方法如果用异步函数可以开启子线程做事情，该方法中的程序会顺序执行到底，然后再返回去开启子线程执行内部的操作。如果是同步函数，则不能开启子线程，里面的同步函数只能一个一个执行下去。
2、如果在主队列中调用同步函数，容易造成死锁。