多线程实现的几种方式

多线程实现一共有四种方式，如下图：

- pthread的使用

- 定义pthread

typedef __darwin_pthread_t pthread_t;

- 创建pthread

int pthread_create(pthread_t * __restrict, const pthread_attr_t * __restrict,
        void *(*)(void *), void * __restrict);

- 范例

void * run(void *param)
{
    for (NSInteger i = 0; i<50000; i++) {
        NSLog(@"------buttonClick---%zd--%@", i, [NSThread currentThread]);
    }
    return NULL;
}

- (IBAction)buttonClick:(id)sender {
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, run, NULL);
    
    pthread_t thread2;
    pthread_create(&thread2, NULL, run, NULL);
}

- NSThread

- 创建和启动线程

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];

- 主线程相关用法

+ (NSThread *)mainThread; // 获得主线程
- (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程
+ (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程

- 获取当前线程

NSThread *current = [NSThread currentThread];

- 线程的名字

- (void)setName:(NSString *)n;
- (NSString *)name;

- 其它方式创建线程

- 创建线程后自动启动线程

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

- 隐式创建并启动线程

[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

- 上述2种创建线程方式的优缺点

- 优点：简单快捷

- 缺点：无法对线程进行更详细的设置

- 线程的状态

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];

- 阻塞（暂停）线程

+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态

- 强制停止线程

+ (void)exit;
// 进入死亡状态

注意：一旦线程停止（死亡）了，就不能再次开启任务

   - 多线程的隐患

- 资源共享

- 1块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源

- 比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件

  - 当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题

- 解决方法：互斥锁

- 互斥锁使用格式

@synchronized(锁对象) { // 需要锁定的代码  }

注意：锁定1份代码只用1把锁，用多把锁是无效的

- 互斥锁的优缺点

- 优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题

- 缺点：需要消耗大量的CPU资源

- 互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源

- 相关专业术语：线程同步

- 线程同步的意思是：多条线程在同一条线上执行（按顺序地执行任务）

- 互斥锁，就是使用了线程同步技术

- 原子和非原子属性

- OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择

- atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）

- nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁

- nonatomic和atomic对比

- atomic：线程安全，需要消耗大量的资源

- nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备

- iOS开发的建议

- 所有属性都声明为nonatomic

- 尽量避免多线程抢夺同一块资源

- 尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力

- GCD的使用

- 什么是GCD

- 全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”

- 纯C语言，提供了非常多强大的函数

- GCD的优势

- GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案

- GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）

- GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）

- 程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

- GCD中有2个核心概念

- 任务：执行什么操作

- 队列：用来存放任务

- GCD的使用就2个步骤

- 定制任务

- 确定想做的事情

 

- 将任务添加到队列中

- GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行

- 任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

- GCD中有2个用来执行任务的常用函数

- 用同步的方式执行任务

// queue:队列 block:任务
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

- 用异步的方式执行任务

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

- 同步和异步的区别

- 同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

- 异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

- GCD中还有个用来执行任务的函数，在前面的任务执行结束后它才执行，而且它后面的任务等它执行完成之后才会执行：

// 这个queue不能是全局的并发队列
dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);　　

- 队列的类型

- GCD的队列可以分为2大类型

- 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）

- 可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）

- 并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效

- 串行队列（Serial Dispatch Queue）

- 让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）

- 并发队列
- 自己创建的
- 全局
- 串行队列
- 主队列
- 自己创建的

- 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程

- 同步：只是在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

- 异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

- 并发和串行主要影响：任务的执行方式

- 并发：允许多个任务并发（同时）执行

- 串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

 

- 并发队列

// 使用dispatch_queue_create函数创建队列
dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称 
dispatch_queue_attr_t attr); // 队列的类型

// 创建并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.samyang.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

// GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，可以无需手动创建
使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 队列的优先级
unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可

// 获得全局并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 

// 全局并发队列的优先级
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认（中）
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

- 串行队列

// GCD中获得串行有2种途径
// 使用dispatch_queue_create函数创建串行队列
// 创建串行队列（队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.samyang.queue", NULL); 

/*使用主队列（跟主线程相关联的队列）
主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
使用dispatch_get_main_queue()获得主队列*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

- 各种队列的执行效果

- 注意：使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列

- 延时执行

- iOS常见的延时执行

// 调用NSObject的方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

// 使用GCD函数
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后执行这里的代码...
});

// 使用NSTimer
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:NO];

- 一次性代码（比如说单例模式singleton）

// 使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
});

- 快速迭代

// 使用dispatch_apply函数能进行快速迭代遍历
dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
    // 执行10次代码，index顺序不确定
});

- 队列组

-有这么1种需求

- 首先：分别异步执行2个耗时的操作

- 其次：等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

// 如果想要快速高效地实现上述需求，可以考虑用队列组
dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
});

- NSOperation

NSOperationQueue的队列类型

  • 主队列
    • [NSOperationQueue mainQueue]
    • 凡是添加到主队列中的任务（NSOperation），都会放到主线程中执行
  • 非主队列（其他队列）
    • [[NSOperationQueue alloc] init]
    • 同时包含了：串行、并发功能
    • 添加到这种队列中的任务（NSOperation），就会自动放到子线程中执行

NSOperation的作用

  • 配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能实现多线程编程

  • NSOperation和NSOperationQueue实现多线程的具体步骤

    • 先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
    • 然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
    • 系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来
    • 将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行

NSOperation的子类

  • NSOperation是个抽象类，并不具备封装操作的能力，必须使用它的子类

  • 使用NSOperation子类的方式有3种

    • NSInvocationOperation
    • NSBlockOperation
    • 自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法

NSInvocationOperation

  • 创建NSInvocationOperation对象
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel object:(id)arg;

  • 调用start方法开始执行操作
- (void)start;

  • 一旦执行操作，就会调用target的sel方法

  • 注意

    • 默认情况下，调用了start方法后并不会开一条新线程去执行操作，而是在当前线程同步执行操作
    • 只有将NSOperation放到一个NSOperationQueue中，才会异步执行操作

  • NSBlockOperation

    • 创建NSBlockOperation对象
     + (id)blockOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

　　　　-　通过addExecutionBlock:方法添加更多的操作

- (void)addExecutionBlock:(void (^)(void))block;

  • 注意：只要NSBlockOperation封装的操作数 > 1，就会异步执行

- NSOperationQueue

- NSOperationQueue的作用

- NSOperation可以调用start方法来执行任务，但默认是同步执行的

- 如果将NSOperation添加到NSOperationQueue（操作队列）中，系统会自动异步执行NSOperation中的操作

- 添加操作到NSOperationQueue中

- (void)addOperation:(NSOperation *)op;

- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

- 最大并发数

- 什么是并发数

- 同时执行的任务数

- 比如，同时开3个线程执行3个任务，并发数就是3

- 最大并发数的相关方法

- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;

- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

- 队列的取消、暂停、恢复

 取消队列的所有操作

- (void)cancelAllOperations;

- 提示：也可以调用NSOperation的- (void)cancel方法取消单个操作

 - 暂停和恢复队列

- (void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暂停队列，NO代表恢复队列

- (BOOL)isSuspended;

- 操作优先级

设置NSOperation在queue中的优先级，可以改变操作的执行优先级

- (NSOperationQueuePriority)queuePriority;

- (void)setQueuePriority:(NSOperationQueuePriority)p;

- 优先级的取值

NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8

- 操作依赖

- NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序

- 比如一定要让操作A执行完后，才能执行操作B，可以这么写

[operationB addDependency:operationA]; // 操作B依赖于操作A

- 可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系

注意：不能相互依赖，比如A依赖B，B依赖A

- 操作的监听

- 可以监听一个操作的执行完毕

- (void (^)(void))completionBlock;

- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;

- 自定义NSOperation

- 自定义NSOperation的步骤很简单

- 重写- (void)main方法，在里面实现想执行的任务

- 重写- (void)main方法的注意点

- 自己创建自动释放池（因为如果是异步操作，无法访问主线程的自动释放池）

- 经常通过- (BOOL)isCancelled方法检测操作是否被取消，对取消做出响应

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