笔记-多线程底层初探

线程与进程

线程的定义

• 线程是进程的基本执行单元，一个进程的全部任务都在线程中执行
• 进程想要执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程
• 程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程或UI线程

进程的定义

• 进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
• 每一个进程之间是独立的，每一个进程均运行在其专用的且受保护的内存

线程与进程的关系

• 地址空间：同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间
• 资源拥有：同一进程内的线程共享本进程的资源如内存、I/O、cpu等，可是进程之间的资源是独立的
• 执行过程：每一个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。可是线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制
• 线程是处理器调度的基本单位，可是进程不是
• 一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其余进程产生影响，可是一个线程崩溃整个进程都死掉。因此多进程要比多线程健壮
• 进程切换时，消耗的资源大，效率高。因此涉及到频繁的切换时，使用线程要好于进程。一样若是要求同时进行而且又要共享某些变量的并发操做，只能用线程不能用进程

多线程的原理

原理

CPU在单位时间片里快速在各线程之间的切换

意义

优势：

• 能适当提升程序的执行效率
• 能适当提升资源的利用率（CPU，内存）
• 线程上的任务执行完成后，线程会自动销毁

缺点：

• 开启线程须要占用必定的内存空间（默认状况下，每个线程都占 512 KB）
• 若是开启大量的线程，会占用大量的内存空间，下降程序的性能
• 线程越多，CPU 在调用线程上的开销就越大
• 程序设计更加复杂，好比线程间的通讯、多线程的数据共享

线程的生命周期

• new 新建一个线程
• start 开始一个线程，线程进入就绪(runnable)状态
• CPU调度当前线程，进入运行(Running)状态
• Running状态以后会出现几种现象
• 正常执行任务完毕，强制退出；受时间片的影响，切换到其余线程；调用sleep或等待同步锁，从可调度线程池中移除，进入阻塞（Blocked）状态
• sleep到时，获取到同步锁，从新添加回可调度线程池，再次进入就绪(Runnable)状态

注意：start操做不可重复，当CPU调度当前线程，进入Running状态时，这里存在一个可调度线程池，会进行一系列的判断，若是线程池里有当前线程，会直接执行线程，若是没有，则判断当前线程池的大小是否小于核心线程池的大小，若是小于，则建立一个新的线程来执行；若是大于，则等待被加入到队列等，具体能够参考下面的线程池工做原理。

具体代码看下线程的生命周期：

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    // 根据状态来改变 - 线程
    if (self.t == nil) {
        // new 新建
        self.t = [[NSThread alloc] initWithTarget:self.p selector:@selector(testThreadStatus) object:@100];
        // 2. 启动线程start - runnable
        [self.t start];
        self.t.name = @"学习线程";
    }
}
 
 - (void)testThreadStatus {
    // running
    for (int i = 0; i<10; i++) {
        // blocked
        if (i == 2) {
            sleep(1);
        }
    }
    [self.t cancel];
}
复制代码

流程图：

线程池工做原理

在线程的生命周期中，须要考虑到当前的可调度线程池。 首先须要判断当前线程池的大小是否小于核心线程池大小，若是是小于，则直接建立线程去执行任务；若是是大于，则没有能力开辟新的线程去执行任务，只能依赖现有的线程，则须要判断工做队列是否已经满了，若是没有满，则将任务push到队列，执行任务；若是满了，判断线程池里的线程是否都工做，若是没有，则利用线程去执行任务；若是都在工做，则进入饱和策略。

饱和策略：

• Abort策略（停止策略）默认策略，新任务提交时直接抛出未检查的异常RejectedExecutionException，该异常可由调用者捕获
• Discard策略（抛弃任务）新提交的任务被抛弃
• DiscardOldest策略（抛弃最旧的）队列的是“队头”的任务，而后尝试提交新的任务。（不适合工做队列为优先队列场景）
• CallerRuns策略（调用者运行）为调节机制，既不抛弃任务也不抛出异常，而是将某些任务回退到调用者。不会在线程池的线程中执行新的任务，而是在调用exector的线程中运行新的任务

锁

保证线程的安全，提升性能，具体可参考iOS的锁

线程和runloop的关系

• runloop与线程是一一对应的，一个runloop对应一个核心的线程，为何说是核心的，是由于runloop是能够嵌套的，可是核心的只能有一个，他们的关系保存在一个全局的字典里
• runloop是来管理线程的，当线程的runloop被开启后，线程会在执行完任务后进入休眠状态，有了任务就会被唤醒去执行任务
• runloop在第一次获取时被建立，在线程结束时被销毁
• 对于主线程来讲，runloop在程序一启动就默认建立好了
• 对于子线程来讲，runloop是懒加载的，只有当咱们使用的时候才会建立，因此在子线程用定时器要注意：确保子线程的runloop被建立，否则定时器不会回调