IOS 多线程

时间 2019-11-13

标签 ios 多线程栏目 iOS 繁體版

原文原文链接

http://my.oschina.net/aofe/blog/270093程序员

iOS中的多线程

首先来了解什么是多线程,进程和线程的区别.编程

进程:后端

正在进行中的程序被称为进程,负责程序运行的内存分配;安全

每个进程都有本身独立的虚拟内存空间.网络

线程:(主线程最大占1M的栈区空间,每条子线程最大占512K的栈区空间)多线程

线程是进程中一个独立的执行路径(控制单元);并发

一个进程中至少包含一条线程,即主线程;框架

能够将耗时的执行路径(如网络请求)放在其余线程中执行;异步

线程不能被杀掉,可是能够暂停/休眠一条线程.async

建立线程的目的:

开启一条新的执行路径,运行指定的代码,与主线程中的代码实现同时运行.

多任务调度系统:

每一个应用程序由操做系统分配的短暂的时间片(Timeslice)轮流使用CPU,因为CPU对每一个时间片的处理速度很是快,所以,用户看来这些任务好像是同时执行的.

并发:

指两个或多个任务在同一时间间隔内发生,可是,在任意一个时间点上,CPU只会处理一个任务.

多线程的优点:

1> 充分发挥多核处理器优点,将不一样线程任务分配给不一样的处理器,真正进入"并行运算"状态;

2> 将耗时的任务分配到其余线程执行,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长,程序会运行更快,而程序无需作任何调整.

弊端:

新建线程会消耗内存空间和CPU时间,线程太多会下降系统的运行性能.

iOS的三种多线程技术特色:

1.NSThread:

1> 使用NSThread对象创建一个线程很是方便;

2> 可是!要使用NSThread管理多个线程很是困难,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.

2.NSOperation/NSOperationQueue:

1> 是使用GCD实现的一套Objective-C的API;

2> 是面向对象的多线程技术;

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,操做之间的依赖关系.

3.GCD---Grand Central Dispatch:

1> 是基于C语言的底层API;

2> 用Block定义任务,使用起来很是灵活便捷;

3> 提供了更多的控制能力以及操做队列中所不能使用的底层函数.

iOS的开发者须要了解三种多线程技术的基本使用,由于在实际开发中会根据实际状况选择不一样的多线程技术.

GCD基本思想

GCD的基本思想就是将操做S放在队列S中去执行.

1> 操做使用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> 队列的特色是先进先出(FIFO)的,新添加至队列的操做都会排在队尾.

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: 队列中的任务一般会并发执行.

操做:

dispatch_async 异步操做,会并发执行,没法肯定任务的执行顺序;

dispatch_sync 同步操做,会依次顺序执行,可以决定任务的执行顺序.

队列不是线程,也不表示对应的CPU.队列就是负责调度的.多线程技术的目的,就是为了在一个CPU上实现快速切换!

在串行队列中:

同步操做不会新建线程,操做顺序执行(没用!);

异步操做会新建线程,操做顺序执行(很是有用!) (应用场景:既不影响主线程,又须要顺序执行的操做).

在并行队列中:

同步操做不会新建线程,操做顺序执行;

异步操做会新建多个线程,操做无序执行(有用,容易出错),队列前若是有其余任务,会等待前面的任务完成以后再执行.应用场景:既不影响主线程,又不须要顺序执行的操做.

全局队列:

全局队列是系统的,直接拿过来(GET)用就能够,与并行对立相似,但调试时,没法确认操做所在队列.

主队列:

每个应用程序都对应惟一一个主队列,直接GET便可,在多线程开发中,使用主队列更新UI;

注意:

主队列中的操做都应该在主线程上顺序执行,不存在异步的概念.

若是把主线程中的操做看做是一个大的Block,那么除非主线程被用户杀掉,不然永远不会结束.因此主队列中添加的同步操做永远不会被执行,会死锁.

不一样队列中嵌套同步操做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( 
         "m.baidu.com" 
         , DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); 
        
         // 串行队列，会死锁，可是会执行嵌套同步操做以前的代码 
        
         dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create( 
         "m.baidu.com" 
         , DISPATCH_QUEUE_SERIAL); 
        
         // 直接死锁 
        
         dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();

同步操做dispatch_sync的应用场景:

阻塞并行队列的执行，要求某一操做执行后再进行后续操做，如用户登陆.

确保块代码以外的局部变量确实被修改.

[NSThread sleepForTimeInterval:2.0f] 一般在多线程调试中用于模拟耗时操做,在发布的应用程序中，不要使用此方法！

不管什么队列和什么任务,线程的建立和回收都不须要程序员参与.线程的建立回收工做是由队列负责的.

GCD优势:

1> 经过GCD,开发者不用再直接跟线程打交道,只须要向队列中添加代码块便可.

2> GCD在后端管理着一个线程池,GCD不只决定着代码块将在哪一个线程被执行,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做中解放出来;经过集中的管理线程,缓解大量线程被建立的问题.

3> 使用GCD,开发者能够将工做考虑为一个队列,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队列:

苹果官方给出的GCD队列示意图:

从中能够看出: GCD公开有5个不一样的队列:运行在主线程中的主队列,3个不一样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).

自定义队列:串行和并行队列.自定义队列很是强大,建议在开发中使用.

在自定义队列中被调度的全部Block最终都将被放入到系统的全局队列中和线程池中.

提示:

不建议使用不一样优先级的队列,由于若是设计不当,可能会出现优先级反转,即低优先级的操做阻塞高优先级的操做.

NSOperation&NSOperationQueue

简介:

1> NSOperationQueue(操做队列)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NSOperationQueue(操做队列)则在GCD之上实现了一些方便的功能,这些功能对开发者而言一般是最好最安全的选择.

队列及操做:

NSOperationQueue有两种不一样类型的队列:主队列和自定义队列.

主队列运行在主线程上,自定义队列在后台执行.

队列处理的任务是NSOperation的子类:NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation.

NSOperation的基本使用步骤:

定义操做队列 --> 定义操做 -->将操做添加到队列.

提示:

一旦将操做添加到队列,操做就会当即被调度执行.

NSInvocationOperation(调度操做)

1> 定义队列:

1	`self.myQueue = [[NSOpertaionQueue alloc] init];`

2> 操做调用的方法:

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

3> 定义操做并添加到队列:

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

提示:须要准备一个被调度的方法,而且可以接收一个参数.

NSBlockOperation(块操做)

定义操做并添加到队列:

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

NSBlockOperation比NSInvocationOperation更加灵活;

设置操做的依赖关系:

利用 " addDependency "能够指定操做之间彼此的依赖关系(执行前后顺序),可是注意不要出现循环依赖.

设置同时并发的线程数量:

1	`[self.myQueue setMaxConcurrentOperationCount:2];`

NSOperation小结:

从本质上看,操做队列的性能会比GCD略低,不过,大多数状况下这点负面影响能够忽略不计.操做队列是并发编程的首选工具.

在这里,推荐一个很是好用的第三方编程框架AFN,底层用GCD开发,开发的接口是NSOperation的.

多线程中得循环引用问题:

若是self对象持有操做对象的引用,同时操做对象当中又直接访问了self时,才会形成循环引用.

单纯在操做对象中使用self不会形成循环引用.

注意: 此时不要使用[weakSelf].

多线程中的资源共享问题:

并发编程中许多问题的根源就是在多线程中访问共享资源.资源能够是一个属性,一个对象,网络设备或者一个文件等.

在多线程中任何一个共享的资源均可能是一个潜在的冲突点,必须精心设计以防止这种冲突的发生.

为了保证性能,atomic仅针对属性的setter方法作了保护.

争抢共享资源时,若是涉及到属性的getter方法,可使用互斥锁(@synchronized)能够保证属性在多个线程之间的读写都是安全的.

不管是atomic仍是@synchronized ,使用的代价都是高昂的.

建议:

多线程是并发执行多个任务提升效率的,若是可能,应该在线程中避免争抢共享资源.

正是出于性能的考虑,UIKit中的绝大多数类都不是线程安全的,所以,苹果公司要求:更新UI相关的操做,应该在主线程中执行.

NSObject的多线程方法

1> 开启后台执行任务的方法:

1	`- (` `void` `)performSelectorInBackground:(SEL)@Selector withObject:(id)arg`

2> 在后台线程中通知主线程执行任务的方法:

1	`- (` `void` `)performSelectorOnMainThread:(SEL)@Selector withObject:(id)arg waitUntilDone:(` `BOOL` `)wait`

3> 获取线程信息

1	`[NSThread currentThread]`

4> 线程休眠

1	`[NSThread sleepForTimeInterval:2.0f];`

特色:

1> 使用简单,轻量级;

2> 不能控制线程的数量以及执行顺序.

NSObject的多线程方法注意事项:

1> NSObject的多线程方法使用的是NSThread的多线程技术.

2> NSThread的多线程技术不会自动使用@autoreleasepool.

在使用NSObject或NSThread的多线程技术时,若是涉及到对象分配,须要手动添加@autoreleasepool.