iOS开发多线程基础知识

--------------------------多线程概念基础-------
进程：正在运行的程序
内存：每个进程所占的存储空间
线程：1个进程要像执行任务，必须得有线程，线程是进程的基本执行单元，

线程的串行：
·1个线程中人物的执行是串行的
·0同一个时间内，1个线程只能执行1个任务
0·线程是进程的一条执行路径

--------多线程
·一个进程中可以开启多条线程，每条线程可以并行（同时）同时执行不同的任务
·进程-》车间  线程-》车间工人
线程的并行：
·进程内多个线程同时执行，可提高程序的执行效率

---多线程的原理
·同一时间，cpu只能处理一条线程，只有1条线程在工作（执行）
·多线程并发（同时）执行，其实是cpu快速的在多条线程之间调度（切换）
·若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：线程非常多，会发生什么：
》cpu绘制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）

---多线程的优缺点
-·多线程的优点：
·1.能是低昂提高程序的执行效率
·2.能适当提高资源利用率（cpu，内存利用率）

-·多线程的缺点：
·1.开启线程需要占用一定的内存空间，若开启大量现场，会占用大量的内存空间，降低程序性能
·2.线程越多，cpu在调度线程删搞定开销就越大
·3.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

-------------------------多线程在iOS开发中的的应用--------
·一。主线程
1.一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，称为“主线程”or“UI线程”

2.主线程的主要作用
·显示、刷新UI界面
·处理UI事件（点击，滚动，拖拽）

3.主线程的使用注意：
·别将比较耗时的操作放在主线程中（影响UI流畅性）
·若将耗时操作放在主线程，主线程是串行执行，用户会感觉很卡，用户体验会很差


二。耗时操作的执行
1.若将耗时操作放在子线程（后天线程，非主线程）
·好处：①在用户点击按钮的那一刻就有反应；②能同时处理耗时操作和UI控件的事件

三。iOS中多线程的实现方案
1.pthread：c语言
①一套统一的多线程API
②使用与Unix、Linux、Windows等系统
③跨平台、可移植
④使用难度比较大
⑤.程序员管理线程声明周期
⑥.使用频率：几乎不用

2.NSThread：OC语言
①使用更加面向对象
②简单易用，可直接操作线程对象
③。线程声明周期：程序员管理
④。偶尔使用

3.GCD ：c语言
①指针替代NSThread等线程技术
②重复利用设备的多核
③。线程生命周期：自动管理
④使用频率：经常使用

4.NSOperation OC语言
①基于GCD（底层是GCD）
②比GCD多了一些更坚定的功能
③使用更加面向对象
③。线程生命周期：自动管理
④使用频率：经常使用

-------创建和启动线程--
1.一个NSThread对象就代表一条线程
2.创建、启动线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self 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
3.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
-----其它用法--

1.获得当前线程
NSThread *current = [NSThread currentThread];

2.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

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

-------创建线程的3种方式----
/**
 *  NSThread创建方式3：隐世线程创建，并且直接（自动）启动线程
 */
- (void)threadCreate3
{
    [self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"333333"];
}

/**
 *  创建方式2：创建完线程后自动启动线程
 */
- (void)threadCreate2
{
    // 分离出的子线程
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"2222222"];
}

/**
 *  创建方式1：①先创建初始化子线程②再启动
 */
- (void)threadCreate
{
    NSThread *thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"heheh"];
    thread1.name = @"thread1";
    // 开启线程
    [thread1 start];
    
    NSThread *thread2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"heheh"];
    thread2.name = @"thread2";
    // 开启线程
    [thread2 start];
    
    NSThread *thread3 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"heheh"];
    thread3.name = @"33";
    // 开启线程
    [thread3 start];
}

----

·~方法2，3相对于方法1的优缺点
·优点：简单快捷
·确定：无法对线程进行更详细的设置

-----------------线程的5种状态--------
新建 就绪  运行  阻塞  死亡
NSThread *thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"heheh"];
代码执行完，在内存中新建一个线程对象，它处于新建状态不会运行，然后调用
[thread1 start];
内存中会出现一个可调度线程池，start状态之后，新建的线程从 新建状态变为就绪状态，等待cpu的调度，cpu一旦调度，就会从就绪状态变为运行状态；期间若cpu调度其它线程对象，线程对象又变成就绪状态，再调度再进入运行状态。
若调用了sleep方法、等待同步锁，那么线程对象会先进入阻塞状态，它会可调度线程池中清除
线程任务执行完毕、异常、强制退出，线程对象进入死亡状态，线程对象也会从线程调度池中移除，但是还在内存中。


-----------控制线程状态------
1。启动线程
- (void)start;
// 进入就绪状态 - 》 运行状态。当咸菜任务执行完毕，自动进入死亡状态
2.阻塞（暂停）线程
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态

3.强制停止线程
+ (void)exit;
// 进入死亡状态，注意：一旦进入死亡状态，线程就不能再用了
// notice：一旦线程tingzhil，就不嫩哥在此开启任务

--------------线程的安全问题（多线程的安全隐患）-------
1.资源共享
·一块资源可能会被多个线程共享，即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

2.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

3.实例
eg。1 存钱取钱
eg。2 卖票

-----------------安全隐患解决-互斥锁-----
1.格式
@synchronized(锁对象)
{// 需要锁定的代码
}
注意：锁定一份代码只能用1把锁，用多把锁是无效的
2.优缺点
·优点：能有效防止多线程抢夺资源造成的安全问题
·缺点：需要消耗大量的cpu资源

3.互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源

4.相关术语：线程同步
·means：多条线程按顺序的执行任务
·互斥锁就是使用了线程同步技术

-----------------原子和非原子属性----------------------
1.OC在定义属性时有nonatomomic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
2.atomic加锁原理
@property (assign, atomic) int age;
- (void)setAge:(int)age
{
    @synchronized(self)
    {
        _age = age;
    }
}
----------原子和非原子属性的选择----
1.nonatomic和atomic对比
·atomic：线程安全，需要消耗大量资源
·nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备

2.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----------------------
1.什么叫线程间的通信
·在一个进程中，线程往往不是鼓励挫折的，多个线程之间需要进行通信

2.线程间通信的体现
·一个线程传递数据给另一个线程
·在一个线程中执行完特定任务后，转到另一个线程继续执行任务

3.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---------------
1.GCD 全称：Grand Central Dispatch，可译为“伟大的中枢调度器”
，纯c语言，提供了飞夺强大的函数

2.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

------GCD的任务和队列--
1.GCD中又2个核心概念：
·任务：执行什么操作
·队列：用来存放任务

2.GCD的使用就2个步骤
·①定制任务：
·》确定想做的事情
·②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


----GCD执行任务-----
1.GCD中有2个用来执行任务的函数
·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
·用异步的方式执行任务
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

2.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

-------GCD的队列类型----
1.GCD的队列可以分为两大类型
·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函数（dispatch_async）中才有效
·串行队列（Serial Dispatch Queue）
》让任务一个接着一个的执行（一个任务执行完毕后，在执行下一个任务）
---------GCD中容易混淆的术语----
1.有四个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行
·同步和异步决定了要不要开启新的线程
·》同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
·》异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

·并发和串行决定了任务的执行方式
·》并发:多个任务并发（同时）执行
·》串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

---GCD的并发队列---
1.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
2.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

----GCD的串行队列----
1.GCD中获得串行有2种途径
·使用dispatch_queue_create函数差ungjchuanx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("cn.itcast.queue", NULL); // 创建
dispatch_release(queue); // 非ARC需要是轰动释放创建的队列

·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();

-----GCD各种队列的执行效果----

/**
 *  使用dispatch_async异步函数，在主线程中网主队列中添加任务
 */
- (void)testAsyncMainQueue {
    // 1.获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    // 2.添加任务到队列中，执行任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---------1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 总结：不开新线程
    
}

/**
 *  使用dispatch_sync同步函数，在主线程中网主队列中添加任务，死：任务无法往下执行
 */
- (void)testSyncMainQueue {
    // 1.获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    // 2.添加任务到队列中，执行任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---------1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    
    // 总结：不开新线程，所有任务在主线程中串行执行
}

// 凡是函数名中带有create、copy、new、retain等字眼，都需要在不需要使用这个数据的时候进行release
// GCD的数据类型在ARC环境下不需要再做release
// CF(Core Foundation)的数据类型在ARC环境下仍然要做release

- (void)testCF {
    CFArrayRef array = CFArrayCreate(NULL, NULL, 11, NULL);
    CFRelease(array);
}

/**
 *  用dispatch_sync同步函数往串行队列中添加任务
 */
- (void)testSyncSerialQueue {
    // 1.创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cn.dongyue.queue", NULL);
    
    // 2.添加任务到队列中，执行任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---------1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---------2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---------3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 3.释放（MRC）
    //dispatch_release(queue);
    
    
    // 总结：不会开新的线程
}

/**
 *  用dispatch_sync同步函数往并发队列中添加任务
 */
- (void)testSyncGlobalQueue {
    // 1.获得全局的并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.添加任务到队列中，执行任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---------1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---------2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---------3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 总结：不会开启新的线程，并发队列失去了并发功能
}
/**
 *  用dispatch_async同步函数往并发队列中添加任务
 */
- (void)testAsyncSerialQueue {
    // 1.创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cn.dongyue.queue", NULL);
    
    // 2.添加任务到队列中，执行任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---------1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---------2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---------3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 总结:只开1个新的线程，不会开启新的线程
}
/**
 *  用dispatch_async同步函数往并发队列中添加任务
 */
- (void)testAsyncGlobalQueue {
    // 1.获得全局的并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.添加任务到队列中，执行任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---------1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---------2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---------3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    // 总结：同时开启了3个线程
}

----------线程间通信示例---------
1.从子线程回到主线程(下载图片)
- (void)testBackToMain {
    // 获取全局并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    // 异步队列
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"-----%@", [NSThread currentThread]);
        // 下载图片
        NSString *path = @"图片链接的网址";
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:path];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        // 回到主线程显示图片
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"-----------%@", [NSThread currentThread]);
            self.iconView.image = image;
        });
    });
}
--------GCD的延时执行----
1.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
- (void)testDelay {
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"222");
    });
}
---------一次性代码-----
- (void)testOnce {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSLog(@"once");
    });
}
------------队列组------
1.有这么一种需求
·首先：分别异步执行2个耗时的操作
·其次：等2各异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

2.若想要快速高效的实现上述需求，可以考虑用队列组

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    __block UIImage *icon1 = nil;
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
        //
        icon1 = [self imageWithURL:@"http://image.cache.xiu8.com/live/125/125/997729.jpg"];
        
    });
    __block UIImage *icon2 = nil;
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
        //
        icon2 = [self imageWithURL:@"http://news.baidu.com/z/resource/r/image/2014-06-22/b2a9cfc88b7a56cfa59b8d09208fa1fb.jpg"];
    });
    
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
        //
        self.iconV1.image = icon1;
        self.iconV2.image = icon2;
        
        UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(200, 100), NO, 0);
        [icon1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 100, 100)];
        [icon2 drawInRect:CGRectMake(100, 0, 100, 100)];
        self.bigIconV.image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        
        UIGraphicsEndImageContext();
    });
}

- (UIImage *)imageWithURL:(NSString *)iconPath
{
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:iconPath];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    return [UIImage imageWithData:data];
}