iOS开发之多线程

1、多线程概念

进程

正在进行中的程序被称为进程，负责程序运行的内存分配。每个进程都有本身独立的虚拟内存空间。 

线程

线程是进程中一个独立的执行路径(控制单元)

一个进程中至少包含一条线程，即主线程

能够将耗时的执行路径(如：网络请求)放在其余线程中执行

建立线程的目的就是为了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。

 

栈区：主线程栈区的1M，很是很是宝贵。一个进程，至少有一个线程(主线程)，不能杀掉一个线程！可是能够暂停、休眠。

2、多任务系统调度示意图

 

说明：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，用户看来好像这些任务在同时执行的。

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

3、优点、弊端以及误区

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

误区:

多线程技术是为了并发执行多项任务，不会提升单个算法自己的执行效率

4、iOS的三种多线程技术

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]得到任务所在线程，适用于这三种技术

(4) 使线程休眠0.3秒：[NSThread sleepForTimeInterval:0.3f];

NSOperation/NSOperationQueue

(1)是使用GCD实现的一套Objective-C的API

(2)是面向对象的线程技术

(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

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

提示：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。

4、GCD基本思想

GCD的基本思想是就将操做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，新添加至对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：

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

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

5、串行队列

 

例如：

- (void)viewDidLoad

{

    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);

    [self gcdDemo1];

   

}

- (void)gcdDemo1

{

    // 将操做放在队列中

    // 在C语言函数中，定义类型，绝大多数的结尾是_t或者ref

    // 使用串行队列的异步任务很是很是很是有用！新建子线程是有开销的，不能无休止新建线程

    // 便可以保证效率（新建一个子线程），用可以实现并发

    // 应用案例：

    // 1> 从网络上上下载图片

    // 2> 滤镜（高光，红眼...）

   

    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

// [NSThread currentThread]得到当前线程

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 异步任务顺序执行，可是若是用在串行队列中，仍然会依次顺序执行

        dispatch_async(q, ^{

            NSLog(@"%@%d ", [NSThread currentThread],i);

        });

}

输出打印结果：

每次运行结果都是同样的：

若是将上述代码中异步任务顺序执行部分代码改成以下同步任务顺序执行:

for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 同步任务顺序执行

        dispatch_sync(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

则输出打印结果为：

上述同步任务顺序执行在实际开发中几乎用不到，但面试可能会问到。

6、并行队列

 

例如：

- (void)viewDidLoad

{

    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);

    [self gcdDemo2];

   

}

 

- (void)gcdDemo2

{

    // 特色：没有队形，执行顺序程序员不能控制！

    // 应用场景：并发执行任务，没有前后顺序关系

    // 并行队列容易出错！并行队列不能控制新建线程的数量！

    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcd2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

   

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 异步任务顺序执行

        dispatch_async(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

}

输出打印结果：

每次运行结果num的值和最后面的数字都不同：

若是将上述代码中异步任务顺序执行部分代码改成以下同步任务顺序执行:

for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 同步任务顺序执行

        dispatch_sync(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

}

则运行输出打印结果为：

7、全局队列

 

例如（与并行队列效果同样）:

#pragma mark - 全局队列（苹果为了方便多线程的设计，提供一个全局队列，供全部的APP共同使用）

- (void)gcdDemo3

{

    // 全局队列与并行队列的区别

    // 1> 不须要建立，直接GET就能用

    // 2> 两个队列的执行效果相同

    // 3> 全局队列没有名称，调试时，没法确认准确队列

   

    // 记住：在开发中永远用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT

    // 多线程的优先级反转！低优先级的线程阻塞了高优先级的线程！

dispatch_queue_t q =

dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

   

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 同步任务顺序执行

        dispatch_sync(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

   

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 异步任务，并发执行，可是若是在穿行队列中，仍然会依次顺序执行

        dispatch_async(q, ^{

            // [NSThread currentThread] 能够在开发中，跟踪当前线程

            // num = 1，表示主线程

            // num = 2，表示第2个子线程。。。

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

}

运行打印结果：

8、主队列（主线程队列）

 

例如：

- (void)gcdDemo4

{

    // 每个应用程序都只有一个主线程

    // 为何须要在主线程上工做呢？

    // 在iOS开发中，全部UI的更新工做，都必须在主线程上执行！

    dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();

   

    // 主线程是有工做的，并且除非将程序杀掉，不然主线程的工做永远不会结束！

    //开启同步任务会致使主线程阻塞

    //dispatch_sync(q, ^{

    //    NSLog(@"come here baby!");

   // });

   

    // 异步任务，在主线程上运行，同时是保持队形的

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        dispatch_async(q, ^{

            NSLog(@"%@ - %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

}

运行输出打印结果：

9、不一样队列中嵌套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("cn.itcast.gcddemo", 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("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

// 直接死锁

dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();

dispatch_sync(q, ^{

    NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

    dispatch_sync(q, ^{

        NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

    });

});

10、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。

11、编程选择

串行队列，同步任务：不须要新建线程

串行队列，异步任务：须要一个子线程，线程的建立和回收不须要程序员参与！是最安全的一个选择。

并行队列，同步任务：不须要建立线程

并行队列，异步任务：有多少个任务，就开N个线程执行，

不管什么队列和什么任务，线程的建立和回收不须要程序员参与。

线程的建立回收工做是由队列负责的

“并发”编程，为了让程序员从负责的线程控制中解脱出来！只须要面对队列和任务

12、GCD总结

GCD

(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

(4) 串行中，同步中嵌套同步会致使阻塞

GCD的队列

(1)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）

(2)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

(3)在执行任务的时候，首先执行队列中第一个加入的任务，再执行第二个、第三个….依次执行

(4)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

综上：

GCD的任务

 1> disptach_sync  没有建立线程的欲望，就在当前线程执行

    最主要的目的，阻塞并行队列任务的执行，只有当前的同步任务执行完毕后，后续的任务才可以执行

    应用场景：用户登陆！

 2> dispatch_async 有建立线程的欲望，可是建立多少条线程，取决与队列的类型

 

 GCD的队列

 1> 串行队列  相似于跑步，只有一条跑道，最多可以有两条

    若是存在异步任务，就会在新线程中执行异步任务，而同步任务依旧在当前线程中执行

 2> 并行队列  相似与赛跑，具体跑道的数量，由系统决定

GCD队列示意图: