转载:行走少年郎数组
NSOperation、NSOperationQueue 是基于 GCD 更高一层的封装,因此也有相似的任务(操做) 和队列(操做队列) 的概念安全
操做(Operation):bash
操做队列(Operation Queues):多线程
NSOperation
须要配合NSOperationQueue
来实现多线程。由于默认状况下,NSOperation
单独使用时,系统同步执行操做,配合NSOperationQueue
咱们能更好的实现异步执行。并发
NSOperation
实现多线程通常分三步:异步
NSOperation
对象中。NSOperationQueue
对象。NSOperation
对象添加到NSOperationQueue
对象中。以后,系统就会自动将NSOperationQueue
中的NSOperation
取出来,在新线程中执行操做。ui
NSOperation
是个抽象类,不能来封装操做。咱们只有使用它的子类来封装操做。atom
NSInvocationOperation
NSBlockOperation
NSOperation
的子类,经过实现内部相应的方法来封装操做。NSInvocationOperation
- (void)demo {
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(handleInvocation:) object:@"zuobian"];
// 注意: 若是该任务已经添加到队列,你再手动调回出错
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue addOperation:op];
// 若是就是在主线程中调用建议使用下面的方法执行
// [[NSOperationQueue mainQueue] addOperation:op]; // 推荐使用
// 手动调起操做,默认在当前线程
// [op start]; // 不推荐使用
}
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知识点:spa
NSOperationQueue
、在主线程中单独使用使用子类 NSInvocationOperation
执行一个操做的状况下,操做是在当前线程执行的,并无开启新线程。NSBlockOperation
- (void)demo {
//1:建立blockOperation
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
//1.1 设置监听
op.completionBlock = ^{
NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
NSLog(@"完成了!!!");
};
//2:建立队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
//3:添加到队列
[queue addOperation:op];
// 异步致使这里先走
NSLog(@"--------------- 完成了!!!"); // 最早输出
}
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NSBlockOperation
还提供了一个方法 addExecutionBlock:
,经过 addExecutionBlock:
就能够为 NSBlockOperation
添加额外的操做。这些操做(包括 blockOperationWithBlock
中的操做)能够在不一样的线程中同时(并发)执行。只有当全部相关的操做已经完成执行时,才视为完成。 若是添加的操做多的话,blockOperationWithBlock:
中的操做也可能会在其余线程(非当前线程)中执行,这是由系统决定的,并非说添加到 blockOperationWithBlock:
中的操做必定会在当前线程中执行。(可使用 addExecutionBlock:
多添加几个操做试试)。线程
知识点:
NSOperationQueue
、在主线程中单独使用 NSBlockOperation
执行一个操做的状况下,操做是在当前线程执行的,并无开启新线程。咱们可使用自定义继承自 NSOperation
的子类。能够经过重写 main
或者 start
方法 来定义本身的 NSOperation
对象。重写main
方法比较简单,咱们不须要管理操做的状态属性 isExecuting
和 isFinished
。当 main
执行完返回的时候,这个操做就结束了。
// .h 文件
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface ZBOperation : NSOperation
@end
// .m 文件
#import "ZBOperation.h"
@implementation ZBOperation
- (void)main {
if (!self.isCancelled) {
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2];
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]);
}
}
}
@end
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使用的时候导入头文件便可
/**
* 使用自定义继承自 NSOperation 的子类
*/
- (void)useCustomOperation {
// 1.建立 ZBOperation 对象
ZBOperation *op = [[ZBOperation alloc] init];
// 2.调用 start 方法开始执行操做
[op start];
}
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在没有使用 NSOperationQueue、在主线程单独使用自定义继承自 NSOperation 的子类的状况下,是在主线程执行操做,并无开启新线程。
NSOperationQueue
一共有两种队列:主队列、自定义队列。其中自定义队列同时包含了串行、并发功能。下边是主队列、自定义队列的基本建立方法和特色。
addExecutionBlock:
添加的额外操做,额外操做可能在其余线程执行)。// 主队列获取方法
NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
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// 自定义队列建立方法
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
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上边咱们说到 NSOperation
须要配合 NSOperationQueue
来实现多线程。
那么咱们须要将建立好的操做加入到队列中去。总共有两种方法:
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
/**
* 使用 addOperation: 将操做加入到操做队列中
*/
- (void)addOperationToQueue {
// 1.建立队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.建立操做
// 使用 NSInvocationOperation 建立操做1
NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
// 使用 NSInvocationOperation 建立操做2
NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task2) object:nil];
// 使用 NSBlockOperation 建立操做3
NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op3 addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 3.使用 addOperation: 添加全部操做到队列中
[queue addOperation:op1]; // [op1 start]
[queue addOperation:op2]; // [op2 start]
[queue addOperation:op3]; // [op3 start]
}
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使用 NSOperation
子类建立操做,并使用 addOperation:
将操做加入到操做队列后可以开启新线程,进行并发执行。
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
block
中添加操做,直接将包含操做的 block
加入到队列中。/**
* 使用 addOperationWithBlock: 将操做加入到操做队列中
*/
- (void)addOperationWithBlockToQueue {
// 1.建立队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.使用 addOperationWithBlock: 添加操做到队列中
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}
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使用 addOperationWithBlock:
将操做加入到操做队列后可以开启新线程,进行并发执行。
以前咱们说过,NSOperationQueue
建立的自定义队列同时具备串行、并发功能,上边咱们演示了并发功能,那么他的串行功能是如何实现的?
这里有个关键属性 maxConcurrentOperationCount
,叫作最大并发操做数。用来控制一个特定队列中能够有多少个操做同时参与并发执行。
注意:这里
maxConcurrentOperationCount
控制的不是并发线程的数量,而是一个队列中同时能并发执行的最大操做数。并且一个操做也并不是只能在一个线程中运行。
maxConcurrentOperationCount
maxConcurrentOperationCount
默认状况下为-1,表示不进行限制,可进行并发执行。maxConcurrentOperationCount
为1时,队列为串行队列。只能串行执行。maxConcurrentOperationCount
大于1时,队列为并发队列。操做并发执行,固然这个值不该超过系统限制,即便本身设置一个很大的值,系统也会自动调整为 min{本身设定的值,系统设定的默认最大值}。当最大并发操做数为1时,操做是按顺序串行执行的,而且一个操做完成以后,下一个操做才开始执行。当最大操做并发数为2时,操做是并发执行的,能够同时执行两个操做。而开启线程数量是由系统决定的,不须要咱们来管理
NSOperation
、NSOperationQueue
最吸引人的地方是它能添加操做之间的依赖关系。经过操做依赖,咱们能够很方便的控制操做之间的执行前后顺序。NSOperation 提供了3个接口供咱们管理和查看依赖。
- (void)addDependency:(NSOperation *)op;
添加依赖,使当前操做依赖于操做 op
的完成。- (void)removeDependency:(NSOperation *)op;
移除依赖,取消当前操做对操做 op
的依赖。@property (readonly, copy) NSArray<NSOperation *> *dependencies;
在当前操做开始执行以前完成执行的全部操做对象数组。/**
* 操做依赖
* 使用方法:addDependency:
*/
- (void)addDependency {
// 1.建立队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.建立操做
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 3.添加依赖
[op2 addDependency:op1]; // 让op2 依赖于 op1,则先执行op1,在执行op2
// 4.添加操做到队列中
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
}
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经过添加操做依赖,不管运行几回,其结果都是 op1 先执行,op2 后执行。
NSOperation
提供了queuePriority
(优先级)属性,queuePriority
属性适用于同一操做队列中的操做,不适用于不一样操做队列中的操做。默认状况下,全部新建立的操做对象优先级都是NSOperationQueuePriorityNormal
。可是咱们能够经过setQueuePriority:
方法来改变当前操做在同一队列中的执行优先级。
// 优先级的取值
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};
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上边咱们说过:对于添加到队列中的操做,首先进入准备就绪的状态(就绪状态取决于操做之间的依赖关系),而后进入就绪状态的操做的开始执行顺序(非结束执行顺序)由操做之间相对的优先级决定(优先级是操做对象自身的属性)。
举个例子,如今有4个优先级都是 NSOperationQueuePriorityNormal
(默认级别)的操做:op1,op2,op3,op4。其中 op3 依赖于 op2,op2 依赖于 op1,即 op3 -> op2 -> op1。如今将这4个操做添加到队列中并发执行。
理解了进入就绪状态的操做,那么咱们就理解了queuePriority
属性的做用对象。
queuePriority
属性决定了进入准备就绪状态下的操做之间的开始执行顺序。而且,优先级不能取代依赖关系。在 iOS 开发过程当中,咱们通常在主线程里边进行 UI 刷新,例如:点击、滚动、拖拽等事件。咱们一般把一些耗时的操做放在其余线程,好比说图片下载、文件上传等耗时操做。而当咱们有时候在其余线程完成了耗时操做时,须要回到主线程,那么就用到了线程之间的通信。
/**
* 线程间通讯
*/
- (void)communication {
// 1.建立队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
// 2.添加操做
[queue addOperationWithBlock:^{
// 异步进行耗时操做
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
// 回到主线程
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
// 进行一些 UI 刷新等操做
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操做
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}];
}
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线程安全:若是你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。若是每次运行结果和单线程运行的结果是同样的,并且其余的变量的值也和预期的是同样的,就是线程安全的。 若每一个线程中对全局变量、静态变量只有读操做,而无写操做,通常来讲,这个全局变量是线程安全的;如有多个线程同时执行写操做(更改变量),通常都须要考虑线程同步,不然的话就可能影响线程安全。
线程同步:可理解为线程 A 和 线程 B 一块配合,A 执行到必定程度时要依靠线程 B 的某个结果,因而停下来,示意 B 运行;B 依言执行,再将结果给 A;A 再继续操做。
举个简单例子就是:两我的在一块儿聊天。两我的不能同时说话,避免听不清(操做冲突)。等一我的说完(一个线程结束操做),另外一个再说(另外一个线程再开始操做)。
下面,咱们模拟火车票售卖的方式,实现 NSOperation
线程安全和解决线程同步问题。 场景:总共有50张火车票,有两个售卖火车票的窗口,一个是北京火车票售卖窗口,另外一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票,卖完为止。
非线程安全的状况代码:
/**
* 非线程安全:不使用 NSLock
* 初始化火车票数量、卖票窗口(非线程安全)、并开始卖票
*/
- (void)initTicketStatusNotSave {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
self.ticketSurplusCount = 50;
// 1.建立 queue1,queue1 表明北京火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 2.建立 queue2,queue2 表明上海火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 3.建立卖票操做 op1
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[self saleTicketNotSafe];
}];
// 4.建立卖票操做 op2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[self saleTicketNotSafe];
}];
// 5.添加操做,开始卖票
[queue1 addOperation:op1];
[queue2 addOperation:op2];
}
/**
* 售卖火车票(非线程安全)
*/
- (void)saleTicketNotSafe {
while (1) {
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
//若是还有票,继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
} else {
NSLog(@"全部火车票均已售完");
break;
}
}
}
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能够看到: 在不考虑线程安全,不使用 NSLock
状况下,获得票数是错乱的,这样显然不符合咱们的需求,因此咱们须要考虑线程安全问题。
线程安全解决方案:能够给线程加锁,在一个线程执行该操做的时候,不容许其余线程进行操做。iOS 实现线程加锁有不少种方式。@synchronized、 NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、OSSpinLock、atomic(property) set/get
等等各类方式。这里咱们使用 NSLock
对象来解决线程同步问题。NSLock
对象能够经过进入锁时调用 lock
方法,解锁时调用 unlock
方法来保证线程安全。
线程安全状况的代码:
/**
* 线程安全:使用 NSLock 加锁
* 初始化火车票数量、卖票窗口(线程安全)、并开始卖票
*/
- (void)initTicketStatusSave {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
self.ticketSurplusCount = 50;
self.lock = [[NSLock alloc] init]; // 初始化 NSLock 对象
// 1.建立 queue1,queue1 表明北京火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 2.建立 queue2,queue2 表明上海火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 3.建立卖票操做 op1
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[self saleTicketSafe];
}];
// 4.建立卖票操做 op2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[self saleTicketSafe];
}];
// 5.添加操做,开始卖票
[queue1 addOperation:op1];
[queue2 addOperation:op2];
}
/**
* 售卖火车票(线程安全)
*/
- (void)saleTicketSafe {
while (1) {
// 加锁
[self.lock lock];
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
//若是还有票,继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
}
// 解锁
[self.lock unlock];
if (self.ticketSurplusCount <= 0) {
NSLog(@"全部火车票均已售完");
break;
}
}
}
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能够看出:在考虑了线程安全,使用 NSLock
加锁、解锁机制的状况下,获得的票数是正确的,没有出现混乱的状况。咱们也就解决了多个线程同步的问题。
NSOperation 经常使用属性和方法
取消操做方法
- (void)cancel;
可取消操做,实质是标记 isCancelled 状态。判断操做状态方法
- (BOOL)isFinished;
判断操做是否已经结束。
- (BOOL)isCancelled;
判断操做是否已经标记为取消。
- (BOOL)isExecuting;
判断操做是否正在在运行。
- (BOOL)isReady;
判断操做是否处于准备就绪状态,这个值和操做的依赖关系相关。
操做同步
- (void)waitUntilFinished;
阻塞当前线程,直到该操做结束。可用于线程执行顺序的同步。
- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;
completionBlock
会在当前操做执行完毕时执行 completionBlock
。
- (void)addDependency:(NSOperation *)op;
添加依赖,使当前操做依赖于操做 op 的完成。
- (void)removeDependency:(NSOperation *)op;
移除依赖,取消当前操做对操做 op 的依赖。
@property (readonly, copy) NSArray<NSOperation *> *dependencies;
在当前操做开始执行以前完成执行的全部操做对象数组。
NSOperationQueue 经常使用属性和方法
取消/暂停/恢复操做
- (void)cancelAllOperations;
能够取消队列的全部操做。- (BOOL)isSuspended;
判断队列是否处于暂停状态。 YES 为暂停状态,NO 为恢复状态。- (void)setSuspended:(BOOL)b;
可设置操做的暂停和恢复,YES 表明暂停队列,NO 表明恢复队列。操做同步
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished;
阻塞当前线程,直到队列中的操做所有执行完毕。添加/获取操做`
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
向队列中添加一个 NSBlockOperation
类型操做对象。- (void)addOperations:(NSArray *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait;
向队列中添加操做数组,wait
标志是否阻塞当前线程直到全部操做结束- (NSArray *)operations;
当前在队列中的操做数组(某个操做执行结束后会自动从这个数组清除)。- (NSUInteger)operationCount;
当前队列中的操做数。获取队列
+ (id)currentQueue;
获取当前队列,若是当前线程不是在 NSOperationQueue
上运行则返回 nil
。+ (id)mainQueue;
获取主队列。注意: 一、这里的暂停和取消(包括操做的取消和队列的取消)并不表明能够将当前的操做当即取消,而是当当前的操做执行完毕以后再也不执行新的操做。 二、暂停和取消的区别就在于:暂停操做以后还能够恢复操做,继续向下执行;而取消操做以后,全部的操做就清空了,没法再接着执行剩下的操做。