NSOperation 和 NSOperationQueue

NSOperation和NSOperationQueue为咱们提供面向对象方式的多线程编程方式。

NSOperation

NSOperation是一个抽象类，咱们能够用它来封装一系列操做的代码和数据。由于它是抽象，咱们没法直接使它，而是使用它的子类。这个子类要么你本身定义，要么使用系统定义好的（NSInvocationOperation或者NSBlockOperation）。尽管它是抽象的，可是，NSOperation可让咱们只须要关心任务的实现过程，而没必要关心它是如何确保与其余系统对象正确运转的。

NSOperation对象是"一次性"的，它一旦执行了它的任务以后，就不能被用来再次执行了。将NSOperation的对象添加到一个操做队列中（NSOperationQueue的一个实例）。这个队列会自动执行它所包含的操做，可能直接开辟一个线程执行，也可能间接地使用libdispatch库。

若是不想使用队列，能够调用NSOperation的实例方法start来执行操做。若是手动控制操做的执行，咱们须要考虑更多的内容。由于若是执行一个没有处在ready状态的操做，系统会抛出异常。

Operation之间的依赖

依赖能够很好地控制操做的执行前后顺序。咱们能够经过调用addDependency:和removeDependency:来为一个操做添加或移除依赖。默认地，若是一个操做的依赖都没有执行完，那么它不会进入ready状态。一旦它的依赖执行完成，它就能够当即被执行。

一个操做不会判断它的依赖是否成功地执行。（取消一个操做近似于标记这个操做已经完成。）一个有依赖的操做在它的依赖被取消或者未执行成功的状况下是否被继续执行取决于咱们本身。这须要咱们给操做加入一些错误跟踪能力，以保证咱们及时发现问题。

KVO相关的属性

NSOperation类提供了一系列可用于KVO编程的属性。

• isCancelled - 只读

• isAsynchronous - 只读

• isExecuting - 只读

• isFinished - 只读

• isReady - 只读

• dependencies - 只读

• queuePriority - 可读可写

• completionBlock - 可读可写

虽然给这些属性添加观察者，可是咱们不要它们和UI元素进行捆绑。UI相关的代码只能在主线程执行，而NSOperation对象的操做可能在任一线程中执行，因此通知也会出如今任一线程里。若是和UI元素捆绑，那就会形成主线程的阻塞。

NSOperation的一些方法和属性

方法：

• start。可让NSOperation直接执行。

• cancel。取消NSOperation的操做。

• addDependency: 和 removeDependency:。为NSOperation添加依赖或移除依赖。

属性：

• queuePriority。在队列中的优先级。有NSOperationQueuePriorityVeryLow，NSOperationQueuePriorityLow，NSOperationQueuePriorityNormal，NSOperationQueuePriorityHigh，NSOperationQueuePriorityVeryHigh5个值。若是没有明确设置，默认是NSOperationQueuePriorityNormal。

• qualityOfService。表示当前NSOperation的相对重要性，以获取不一样程度的系统资源。

Operation的状态

NSOperation类还提供一系列属性表示操做目前的状态。

• cancelled。表示是否被取消。默认值是NO。能够经过调用cancel方法取消操做的执行，这个属性的值被置为YES。一旦取消，操做就会进入finished状态。

• executing。表示操做是否正在执行。

• finished。表示操做是否执行完毕。

• concurrent、asynchronous。这两个属性都表示操做是不是异步的。

• ready。表示当前的操做是否能够开始执行。

注意：上面的几个属性都是只读的。

当咱们继承NSOperation，实现子类的时候，在main函数的开头要判断cancelled的值，以尽快退出一个已经取消的操做。同时，必需要从新实现executing、finished、asynchronous、ready这几个属性。

目前，系统提供的NSInvocationOperation和NSBlockOperation两个子类基本能够知足个人需求，尚未深刻研究重写时的注意点，会在之后补充上。

NSInvocationOperation

这是系统提供的一个NSOperation的子类。经过@selector，将操做包含到自身。

- (instancetype)initWithTarget:(id)target
                      selector:(SEL)sel
                        object:(id)arg

target表示在那个类中实现了SEL的方法。SEL能够带0或1个参数。若是参数为0个，arg置为nil，不然就设为SEL所带的参数。

直接给个简单的例子。

//定义一个方法，输出“One”。
- (void)outputOne {
    NSLog(@"One");
}
//返回值为"Two"。
- (NSString*)returnTwo {
    return @"Two";
}
//用上面的两个方法分别建立NSInvocationOperation实例
NSInvocationOperation *outputOne = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(outputOne) object:nil];
NSInvocationOperation *returnTwo = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(returnTwo) object:nil];

NSBlockOperation

这是系统提供的另外一个NSOperation的子类，将要包含的操做放到block中。

//这是一个类方法，而建立NSInvocationOperation实例是一个实例方法
+ (instancetype)blockOperationWithBlock:(void (^)(void))block

这里一样直接给出一个例子。

//联系上一段代码，这个NSBlockOperation的实例输出`returnTwo`的`返回值`和`target`。
NSBlockOperation *outputTwo = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@",[returnTwo result]);
    }];
[outputTwo addExecutionBlock:^{
    NSLog(@"%@",[[returnTwo invocation] target]);
}];

对于NSBlockOperation对象，能够调用- addExecutionBlock:来添加一些操做。

NSOperationQueue

NSOperationQueue管理队列中NSOperation的执行顺序。当一个NSOperation被添加到队列中后，除非它被取消或者执行完操做，不然会一直存在于队列中。存在于队列中NSOperation根据它们自身的优先级和依赖关系，肯定执行的顺序。一个应用能够建立多个队列，NSOperation能够添加到任意一个队列中。

NSOperation的依赖决定NSOperation执行的绝对顺序，即便它们不在同一个队列中。当NSOperation的依赖没有彻底执行结束时，它是不会进入ready状态。对于那些进入ready状态的NSOperation，队列会选择一个优先级相对最高的那个NSOperation来执行。

队列中的NSOperation不能直接被移除，直到它被标记成finished。即便NSOperation被标记为finished，也不意味着它被执行完成。由于它是能够被取消的。对于在队列中处于ready，还没被执行的NSOperation，会自动调用start方法将操做执行完毕。

NSOperationQueue老是开辟一个新的线程来执行队列里的NSOperation。NSOperationQueue使用libdispatch库来初始化执行NSOperation的队列。所以，NSOperation老是在不一样的线程里被执行，不管它是否被指定是同步或异步。

能够用于KVO的一些属性

NSOperationQueue一样有一些属性，能够用于KVO编程。

• operations - 只读

• operationCount - 只读

• maxConcurrentOperationCount - 可读可写

• suspended - 可读可写

• name - 可读可写

一样地，这些属性不要和UI元素进行观察者绑定。

经常使用的方法和属性

方法：

+ mainQueue
+ currentQueue

这两个方法能够分别获取到主线程和当前正在执行的线程。

//添加一个NSOperation对象到队列中
- (void)addOperation:(NSOperation *)operation

若是被添加的NSOperation对象已经存在于其余的队列中，会抛出NSInvalidArgumentException异常。若是一个NSOperation对象的isExecuting或者isFinished为YES，一样会抛出NSInvalidArgumentException异常。

- cancelAllOperations

取消当前队列中全部的NSOperation。

属性：

@property NSInteger maxConcurrentOperationCount

队列一次性能够执行的NSOperation的最大数目。默认值是NSOperationQueueDefaultMaxConcurrentOperationCount。系统会根据当前的设备装备的情况动态设置最大执行数目。

这个属性只影响当前队列一次性可执行的NSOperation最大个数，其余队列按照其本身的最大可执行数目进行。

@property(getter=isSuspended) BOOL suspended

这个属性可使当前队列中的NSOperation延迟执行。默认值是NO。当被设为YES时，当前队列中还未执行的NSOperation就会延时执行，直到这个值从新被设为NO。

一个简单的例子

这里，咱们继续使用上面给出的代码。

首先，定义几个操做

//输出`One`
- (void)outputOne {
    NSLog(@"One");
}
//返回`Two`
- (NSString*)returnTwo {
    return @"Two";
}
//显示一个背景色为红色的Button
- (void)displayButton {
    //    [[NSOperationQueue mainQueue] waitUntilAllOperationsAreFinished];
    UIButton *button = [[UIButton alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 100, [UIScreen mainScreen].bounds.size.width, 50)];
    [button setBackgroundColor:[UIColor redColor]];
    [self.view addSubview:button];
}

再实例化NSOperation对象

//用NSInvocationOperation实例化操做对象
NSInvocationOperation *outputOne = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(outputOne) object:nil];
NSInvocationOperation *returnTwo = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(returnTwo) object:nil];
NSInvocationOperation *display = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(displayButton) object:nil];
//用NSBlockOperation实例化操做对象
NSBlockOperation *outputTwo = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"%@",[returnTwo result]);
}];
[outputTwo addExecutionBlock:^{
    NSLog(@"%@",[[returnTwo invocation] target]);
}];

而后给操做设置依赖

[outputTwo addDependency:outputOne];
[outputTwo addDependency:returnTwo];
[display addDependency:outputTwo];
//定义以后，几个操做的执行顺序`可能`是 outputOne -> returnTwo -> outputTwo -> display。对于outputOne和returnTwo这两个操做，由于它们的优先级是默认值，也没有其余的依赖，因此谁先谁后是随机的。

最后，将这些NSOperation的对象添加到相应的队列中去。

//初始化一个自定义的队列
NSOperationQueue *customQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
//获取到主线程队列
NSOperationQueue *mainQueue = [NSOperationQueue mainQueue];
//好像主线程设置suspended属性为YES后，依然会执行主线程中的操做
mainQueue.suspended = YES;
//将display添加到主线程中
[mainQueue addOperation:display];  
//将outputOne，returnTwo，outputTwo添加到自定义的队列中
[customQueue addOperation:returnTwo];
//这里设置为YES，若是没有再次将`suspended`设为NO，那么只会在控制台输出`One`
customQueue.suspended = YES;
[customQueue addOperation:outputOne];
[customQueue addOperation:outputTwo];
//customQueue.suspended = NO;

参考文档：
NSOperationQueue Class Reference
NSOperation Class Reference
NSBlockOperation
NSInvocationOperation