【iOS印象】 并发编程：Operation Queues

更新整理自： iOS 并发编程之 Operation Queues

基本概念

• 进程（Process）：一个正在运行中的可执行文件。每个进程都有独立的内存空间和系统资源（端口权限等），至少包含一个主线程和任意数量的其余（辅）线程。当一个进程的主线程退出时，则该进程即结束了。
• 线程（Thread）：一个独立的代码执行路径，也即线程是代码执行路径的最小分支。iOS 中，线程底层基于 POSIX threads APIs，即 pthreads。
• 任务（Task）：须要执行的工做（一段代码），是个抽象概念。
• 串行 vs. 并发：主要区别在于容许同时执行的任务数量
• • 串行：一次只能执行一个任务，必须等一个任务执行完成后才执行下一个任务。
  • 并发：指容许多个任务同时执行。（note: 其实也是某一时刻只执行一个任务，系统在多个任务之间进行快速切换，区别于并行）
• 同步 vs. 异步：主要区别在因而否等待任务执行完成，便是否阻塞当前线程。
• • 同步：会等待执行完成后再继续执行接下来的代码
  • 异步：调用后当即返回，不会等待执行操做的执行结果
• 队列 vs. 线程：
• • 队列：iOS 中，分为串行队列与并发队列，用于处理不一样须要的任务。
  • 线程：iOS 系统使用队列进行任务调度，根据任务须要和系统负载状况动态地建立和销毁线程，而无须手动管理。

iOS 的并发编程模型

在 iOS 中，苹果与传统的基于线程不一样，而是采用队列，通常只须要定义好调度的任务，并加入到相应的队列，系统就会在合适的线程执行这些任务，而不须要关心线程的建立和销毁。

如下情景应该直接使用线程：

• 用线程之外的方式没法实现的特定任务
• 必须实时执行一个任务
• 对在后台执行的任务有更多的可预测行为

Operation Queues vs. Grand Central Dispatch (GCD)

• Operation Queues: 相对增长了一点开销，更灵活，可经过给 operation 之间添加依赖关系，开始、暂停、恢复，或取消 operation
• GCD：轻量级，以 FIFO 的顺序执行并发任务。使用 GCD 时，咱们不关心任务具体的调度状况，而是由系统处理，所以也相对不够灵活

关于 Operation 对象

用于封装须要执行的任务，Operation 自己是一个抽象类，使用时必须建立自定义子类或使用系统预约义的子类，NSInvocationOperation 和 BlockOperation

• NSInvocationOperation: 经过一个 object 和 selector 建立一个非并发的（non-concurrent） operation（Swift 不可用，BlockOperation 或 OperationQueue.addOperation(block:) 替代）
• BlockOperation: 可用来并发执行一个或多个 block，只有当一个 BlockOperation 关联的全部 block 执行完毕，这个 operation 才算执行完毕，相似 dispatch_group

另外，全部 operation 都支持如下特性：

• 支持在 operation 之间创建依赖关系，只有当一个 operation 所依赖的全部 operation 都完成时，这个 operation 才能开始执行；
• 支持一个可选的 completion block，会在主任务执行完成时被调用；
• 支持经过 KVO 来观察 operation 执行状态的变化；
• 支持设置执行的优先级，从而影响 operation 之间的相对执行顺序；
• 支持取消，能够中止正在执行的 operation

并发 vs. 非并发 Operation

通常都是经过将 operation 添加到 operation queue 的方式来执行 operation，但这并非必须的，还能够直接调用 start 方法来执行，但这种方式不能保证 operation 是异步执行的。Operation 类的 isConcurrent 方法的返回值标识了相对于调用 start 方法的线程是否异步执行，默认状况下，isConcurrent 的返回值为 false，即会阻塞调用 start 方法的线程。

自定义并发执行的 operation，须要编写一些额外的代码支持异步执行，如建立新线程，调用系统的异步方法或其余方式确保 start 方法在开始执行任务后当即返回。但绝大多数状况下，都是将 operation 添加到 operation queue 的方式来执行，所以不必实现并发的 operation。

建立 NSInvocationOperation

Swift 不可用，略。

建立 BlockOperation

let blockOperation = BlockOperation(block: {
    print("start excute block1")
    sleep(1)
    print("finish block1")
})
blockOperation.addExecutionBlock {
    print("start excute block2")
    sleep(1)
    print("finish block2")
}
blockOperation.addExecutionBlock {
    print("start excute block3")
    sleep(1)
    print("finish block3")
}
blockOperation.start()复制代码

* 异步执行，blocks 开始与结束的顺序不肯定

自定义 Operation 对象

• 非并发 Operation 子类
• • 执行 main 方法中的主任务
  • 响应取消事件:
  • • 尽管 operation 是支持取消操做的，但却并非当即取消的，而是在你调用了 operation 的 cancel 方法以后的下一个 isCancelled 的检查点取消的。
• 并发 Operation 子类额外配置：
• • 重写 start 方法，而且必定不要调用父类的实现
  • 重写 isExecuting 和 isFinished，维护这两个状态，并生成响应的 KVO 通知
  • 重写 isConcurrent，返回 true.

注意! 即便一个 operation 是被 cancel 掉了，仍需手动触发 isFinished 的 KVO 通知。由于 operation 依赖会观察其 isFinished 值变化。

维护 KVO 通知

Operation 类如下 Key Path 支持 KVO 通知：

• isCancelled

• isConcurrent
• isExecuting
• isFinished
• isReady
• dependencies
• queuePriority
• completionBlock

定制 Operation 对象的行为

Operation 的灵活性就体如今执行行为的可定制

• 配置（单向）依赖关系
• • addDependency(op:)
  • removeDependency(op:)
  • 与 operation queue 无关
  • 注意！不要循环依赖，不然永远不会执行
  • 在手动执行或添加到 operation queue 以前配置好依赖关系，不然可能会失效
• 修改 Operation 在队列中的优先级
• • .queuePriority
  • 第一要素是 operation 的 isReady 状态（取决于依赖关系）
  • 其次即 operation 在队列中的优先级
  • 默认优先级 normal
  • 应用于相对的 operation queue
• 修改 Operation 在线程中的优先级（iOS 8.0 废弃，新增 qualityOfService 替代）
• • .threadPriority
  • 默认的 start 方法会修改它的线程优先级
  • 只影响 main 方法执行所在线程
  • 自定义并发 operation 子类时在 start 方法中也要根据指定的值修改当前线程的优先级
• 设置 Completion Block
• • .completionBlock
  • 注意！operation 被取消时，completion block 也会执行
  • 没法保证在主线程执行

执行 Operation

• 将 operation 添加到一个 operation queue，自动执行
• • 建立 OperationQueue 对象实例
  • 添加 operation
  • • addOperation(op: Operation)
    • addOperations(ops: [Operation], waitUntilFinished: Bool)
    • addOperation(block: )
  • operation 添加到 operation queue 了就不要再修改了
• 直接调用 start 方法手动执行
• • 执行前应该作些防范性判断
  • • isReady
    • isCancel

取消 Operation

operation 加入 operation queue 后，惟一 dequeue 的办法就是调用 operation 的 cancel 方法

等待 Operation 结束

OperationQueue 的 addOperations(ops: [Operation], waitUntilFinished: Bool) 和 Operation 的 waitUntilFinished 方法用于阻塞当前线程，直到相关 operation 执行结束。

注意！避免阻塞主线程。

暂停和恢复 Operation Queue

暂停队列并不能暂停正在执行的 operation，只是暂停调度新的 operation

更多参考

www.raywenderlich.com/76341/use-n…