多線程在iOS 中的應用

一、進程

1.1 什么是進程

進程是指在系統中正在運行的一個應用程序
每個進程之間是獨立的，每個進程均運行在其專用且受保護的內存空間內
比如同時打開Xcode和QQ,就會開啟兩個進程
通過活動“活動監視器”可以查看MAC系統中所有的進程

二、線程

2.1 什么是線程

一個進程要想執行任務，必須得有線程（每一個進程至少要有一個線程）
線程是進程的基本單元，一個程序所有的任務都做線程中執行
使用迅雷下載電影、使用網易云聽歌，都需要在線程中執行

2.2 線程的串行

一個線程的任務是串行的（同一時間內，一個線程只能執行一個任務）

三、多線程

3.1 what

一個進程中可以開啟多條線程，每條線程可以同時（并行）執行不同的任務
多線程可以提高程序的執行效率

3.2 多線程的原理

同一時間，cpu只能處理一條線程
多線程并發執行，其實是cpu快速的在多條線程之間調度（切換），如果cpu調度線程的時間足夠快，就造成了多線程并發執行的假象。

3.3 多線程的優點

能適當提高程序的執行效率
能適當提高資源的利用率（cpu 、內存）

3.4 多線程的缺點

如果開啟大量的線程，會占用大量的內存空間，降低程序的性能
線程越多，cpu在調度線程上的開銷就越大
使程序的設計更加復雜：比如多線程之間的通信，多線程之間的數據共享

四、多線程在iOS中的應用

4.1 什么是主線程

一個ios程序運行后，默認會開啟一條線程，稱為“主線程”或“UI線程”

4.2 主線程的主要作用

顯示\刷新UI界面
處理UI事件（比如點擊事件、滾動事件、拖拽事件等）

4.3 主線程的使用注意

別將比較耗時的操作放到主線程中，耗時操作會卡住主線程，嚴重影響UI的流暢度，給用戶一種“卡”的體驗。

4.4 實現方案

4種方案.png

五、NSThread

5.1 what
一個NSThread對象就代表一個線程

創建、啟動線程
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"哈哈"]; thread.name = @"線程A";//自己來區別的 // 開啟線程 [thread start];
獲得當前線程
NSThread *current = [NSThread currentThread]; NSLog(@"btnClick---%@", current);
其他創建線程的方式
//創建完線程直接(自動)啟動 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"我是參數"]; // 在后臺線程中執行 === 在子線程中執行 [self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"abc參數"]; 以上2種方式的優點：快捷方便缺點：無法對線程進行更詳細的設置

六、線程的狀態

線程一共有5種狀態，如圖：

線程的狀態流程圖.png

6.1新建狀態和就緒狀態
現在以NSThread為例，黃色為例。
[tehread start]之前是新建狀態，start之后進入了就緒狀態（cpu在調度其他進程的時候也是處于調度狀態），這個時候就進入了可調度線程池，放進可調度的線程池的線程是可以來回進行調度的。
6.2運行狀態
線程經過cpu調度之后就進入了運行狀態。
6.3阻塞狀態
調用了sleep方法/等待同步鎖的時候，就進入了阻塞狀態。
6.4死亡狀態
線程任務執行完畢，或者異常/強制退出等，就進入了死亡狀態。

七、多線程的安全隱患

7.1 why

資源共享
一個資源可能被多個資源共享（多個線程可能訪問同一個資源），比如多個線程訪問同一個變量、同一個對象、同一個文件等，當多個線程訪問同一個資源時，很容易引發數據安全和數據錯亂問題
如下圖分析：

安全隱患分析.png

7.2解決方法
互斥鎖

安全隱患解決.png

@synchronized(鎖對象){
}
注意：鎖定一份代碼只用一把鎖，用多把鎖是無效的
*互斥鎖的優點、缺點
優點：能有效防止因多線程搶奪資源造成的數據安全問題
缺點：需要消耗大量的cpu資源

線程同步
多條線程按順序的執行任務
互斥鎖就是使用了線程同步技術
原子性和非原子性
oc在定義屬性時有2種選擇
- atomic: 原子屬性，為setter方法加鎖（默認就是atomic），線程安全，需要消耗大量的資源
- nonatmic: 非原子屬性，不會為setter方法加鎖，非線程安全，適合內存小的移動設備
ios開發建議：所有的屬性都聲明為nonatmic，盡量避免多線程搶奪同一塊資源，盡量將加鎖、搶奪資源的業務邏輯交給服務器端處理，減小移動端的壓力。

八、線程之間的通信

8.1 what
在一個進程中，線程往往不是孤立存在的，多個線程之間需要經常進行通信
8.2 體現

一個線程傳遞數據給另外一個線程
在一個線程中執行完一個特定的任務后，轉到另一個線程繼續執行任務。

import "ViewController.h"

@interface HMViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;
@end
@implementation HMViewController
-(void)viewDidLoad{
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
}
-(void)touchesBegan:(NSSet )touches withEvent:(UIEvent )event
{
// 在子線程中調用download方法下載圖片
[self performSelectorInBackground:@selector(download) withObject:nil];
}
/
下載圖片 : 子線程
*/
-(void)download
{
// 1.根據URL下載圖片
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://news.baidu.com/z/resource/r/image/2014-06-22/2a1009253cf9fc7c97893a4f0fe3a7b1.jpg"];
NSLog(@"-------begin");
NSData data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; // 這行會比較耗時
NSLog(@"-------end");
UIImage image = [UIImage imageWithData:data];
// 2.回到主線程顯示圖片
// [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:NO];
// setImage: 1s
[self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
// [self performSelectorOnMainThread:@selector(settingImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
}
/
設置(顯示)圖片: 主線程
*/
//- (void)settingImage:(UIImage *)image
//{
// self.imageView.image = image
//}
@end

九、GCD

9.1 what

全稱是Grand Central Dispatch,可譯為“牛逼的中樞調度器”。
純c語言，提供了非常多、強大的函數

9.2 優勢

GCD是蘋果公司為多核的并行運算提出的解決法案
GCD會自動利用更多的CPU內核，會自動管理線程的生命周期（創建線程、調度線程、銷毀線程）
程序員只需要告訴GCD想要執行什么任務，不需要編寫任何線程管理代碼

9.3 隊列和任務

任務：執行什么操作
隊列：用來存放任務
- 并發隊列：可以讓多個任務同時執行，只有在異步函數下才有效
串行隊列：讓任務一個接著一個的執行
同步：在當前線程中執行，不具備開啟線程的能力
異步：在另一條線程中執行，具備開啟線程的能力

GCD會自動將隊列中的任務取出，放到對應的線程中執行，任務的取出遵循隊列的FIFO原則：先進先出，后進后出
9.4 并發對列
GCD默認已經提供了全局的并發對列，供整個應用使用，不需要手動創建
// 1.獲得全局的并發隊列 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
9.5串行隊列
GCD中獲得串行有2中途徑
// 1.創建串行隊列 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.baidu.queue", NULL);
//2.使用主隊列（跟主線程相關聯的隊列） dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
各隊列的執行效果

e.png

上代碼

#import "ViewController.h"

@interface HMViewController ()

@end

@implementation HMViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    [self performSelectorInBackground:@selector(test) withObject:nil];
    
//    [self syncMainQueue];
}

- (void)test
{
    NSLog(@"test --- %@", [NSThread currentThread]);
    
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSLog(@"任務 --- %@", [NSThread currentThread]);
    });
}

/**
 * 使用dispatch_async異步函數, 在主線程中往主隊列中添加任務
 */
- (void)asyncMainQueue
{
    // 1.獲得主隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    // 2.添加任務到隊列中 執行
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
}

/**
 * 使用dispatch_sync同步函數, 在主線程中往主隊列中添加任務 : 任務無法往下執行
 */
- (void)syncMainQueue
{
    // 1.獲得主隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    // 2.添加任務到隊列中 執行
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
//    dispatch_sync(queue, ^{
//        NSLog(@"----下載圖片2-----%@", [NSThread currentThread]);
//    });
//    dispatch_sync(queue, ^{
//        NSLog(@"----下載圖片3-----%@", [NSThread currentThread]);
//    });
    
    // 不會開啟新的線程, 所有任務在主線程中執行
}

// 凡是函數名種帶有create\copy\new\retain等字眼, 都需要在不需要使用這個數據的時候進行release
// GCD的數據類型在ARC環境下不需要再做release
// CF(Core Foundation)的數據類型在ARC環境下還是需要再做release

/**
 * 用dispatch_sync同步函數往串行列中添加任務
 */
- (void)syncSerialQueue
{
    // 1.創建串行隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.itheima.queue", NULL);
    
    // 2.添加任務到隊列中 執行
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 3.釋放資源
//    dispatch_release(queue);   // MRC(非ARC)
    
    // 總結: 不會開啟新的線程
}

/**
 * 用dispatch_sync同步函數往并發隊列中添加任務
 */
- (void)syncGlobalQueue
{
    // 1.獲得全局的并發隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.添加任務到隊列中 執行
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 總結: 不會開啟新的線程, 并發隊列失去了并發的功能
}

/**
 * 用dispatch_async異步函數往串行隊列中添加任務
 */
- (void)asyncSerialQueue
{
    // 1.創建串行隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.baidu.queue", NULL);
    
    // 2.添加任務到隊列中 執行
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 總結: 只開1個線程執行任務
}

/**
 * 用dispatch_async異步函數往并發隊列中添加任務
 */
- (void)asyncGlobalQueue
{
    // 1.獲得全局的并發隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.添加任務到隊列中 執行
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----下載圖片3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 總結: 同時開啟了3個線程
}

@end

9.6 線程間的通信
從子線程回到主線程
上代碼

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"--download--%@", [NSThread currentThread]);
        // 下載圖片
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://news.baidu.com/z/resource/r/image/2014-06-22/2a1009253cf9fc7c97893a4f0fe3a7b1.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; // 這行會比較耗時
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        
        // 回到主線程顯示圖片
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"--imageView--%@", [NSThread currentThread]);
            self.imageView.image = image;
        });
    });
}

9.7 延時執行
2種方法

- (void)delay
{
    //    NSLog(@"----touchesBegan----%@", [NSThread currentThread]);
    
    //    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            [self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];//第一種
    //    });
    // 1.全局并發隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.計算任務執行的時間
    dispatch_time_t when = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC));
    
    // 3.會在when這個時間點, 執行queue中的任務。第二種
    dispatch_after(when, queue, ^{
        NSLog(@"----run----%@", [NSThread currentThread]);
    });
}
//- (void)run
//{
//    NSLog(@"----run----%@", [NSThread currentThread]);
//}

9.8一次性代碼
保證某段代碼在程序運行的過程中只被執行1次

   static dispatch_once_t onceToken;
   dispatch_once(&onceToken, ^{
       NSLog(@"-------touchesBegan");
   });
}

9.9 隊列組
首先有一個需求，分別異步執行2個耗時的操作，等2個異步操作都執行完畢后，再回到主線程執行操作。
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
上代碼

 /**
     1.下載圖片1和圖片2
     
     2.將圖片1和圖片2合并成一張圖片后顯示到imageView上
     
     思考:
     * 下載圖片 : 子線程
     * 等2張圖片都下載完畢后, 才回到主線程
     */
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 創建一個組
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    // 開啟一個任務下載圖片1
    __block UIImage *image1 = nil;
    dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
        image1 = [self imageWithURL:@"http://news.baidu.com/z/resource/r/image/2014-06-22/2a1009253cf9fc7c97893a4f0fe3a7b1.jpg"];
    });
    
    // 開啟一個任務下載圖片2
    __block UIImage *image2 = nil;
    dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
        image2 = [self imageWithURL:@"http://news.baidu.com/z/resource/r/image/2014-06-22/b2a9cfc88b7a56cfa59b8d09208fa1fb.jpg"];
    });
    
    // 同時執行下載圖片1\下載圖片2操作
    
    // 等group中的所有任務都執行完畢, 再回到主線程執行其他操作
    dispatch_group_notify(group, main_queue, ^{
        self.imageView1.image = image1;
        self.imageView2.image = image2;
        
        // 合并
        UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(200, 100), NO, 0.0);
        [image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 100, 100)];
        [image2 drawInRect:CGRectMake(100, 0, 100, 100)];
        self.bigImageView.image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        // 關閉上下文
        UIGraphicsEndImageContext();
    });

}
- (UIImage *)imageWithURL:(NSString *)urlStr
{
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlStr];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; // 這行會比較耗時
    return [UIImage imageWithData:data];
}

十、NSOperation

10.1 what
作用：配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能實現多線程編程
實現步驟：

先將需要執行的操作封裝到一個NSOperation對象中
然后將NSOperation對象添加到NSOperationQueue中
系統會自動將NSOperation中封裝的操作放到一條新線程中執行

10.2 how
NSOperation是個抽象類，并不具備封裝操作的能力，必須使用它的子類
使用NSOperationa子類有3種

NSInvocationOperation
NSBlockOperation
自定義子類繼承NSOperation，實現內部相應的方法

10.2.1 NSInvocationOperation

創建SInvocationOperation對象
調用start方法開始執行操作
注意：
默認情況下，調用了start方法后并不會開一條新線程去執行操作，而是在當前線程同步執行操作，只有將NSOperation放到NSOperationQueue中，才會異步執行操作。

-(void)invocationOperation
{
    // 1.創建操作對象, 封裝要執行的任務
    NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(download) object:nil];
    // 2.執行操作(默認情況下, 如果操作沒有放到隊列queue中, 都是同步執行)
    [operation start];
}
-(void)download
{
    for (int i = 0; i<10; i++) {
        NSLog(@"------download---%@", [NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.1];
    }
}

10.2.2 NSBlockOperation
如下代碼會開啟3個線程，線程數取決于任務的個數

-(void)blockOperation
{
    // 1.封裝操作
//    NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//        NSLog(@"NSBlockOperation------下載圖片1---%@", [NSThread currentThread]);
//    }];
    NSBlockOperation *operation = [[NSBlockOperation alloc] init];
    
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperation------下載圖片1---%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperation------下載圖片2---%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperation------下載圖片3---%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    
    // 2.執行操作
    [operation start];
}

添加到NSOperationQueue的操作

- (void)operationQueue
{
    // 1.封裝操作
    NSInvocationOperation *operation1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(download) object:nil];
//    operation1.queuePriority = NSOperationQueuePriorityHigh
    
    NSInvocationOperation *operation2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    
    NSBlockOperation *operation3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i<10; i++) {
            NSLog(@"NSBlockOperation------下載圖片---%@", [NSThread currentThread]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.1];
        }
    }];
//    [operation3 addExecutionBlock:^{
//        for (int i = 0; i<10; i++) {
//            NSLog(@"NSBlockOperation------下載圖片2---%@", [NSThread currentThread]);
//            [NSThread sleepForTimeInterval:0.1];
//        }
//    }];
    
    // 2.創建隊列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
//設置并發數
    queue.maxConcurrentOperationCount = 2; // 2 ~ 3為宜
    
    // 設置依賴
    [operation2 addDependency:operation3];
    [operation3 addDependency:operation1];
    
    // 3.添加操作到隊列中(自動執行操作, 自動開啟線程)
    [queue addOperation:operation1];
    [queue addOperation:operation2];
    [queue addOperation:operation3];
    
//    [queue setSuspended:YES];
}

10.3 對列的暫停、取消和恢復
[queue setSuspended:YES];//yes代表暫停，no代表恢復
[queue cancel]// 取消
10.4 操作依賴（代碼在上邊）
10.5 NSOperation下載圖片的思路

h.png

github上有一個比較好的下載圖片框架，sdwebimage，可以去研究一下。

最后編輯于：2018.02.07 09:57:20

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正文年R本政府宣布，位于F島的核電站，受9級特大地震影響，放射性物質發生泄漏。R本人自食惡果不足惜，卻給世界環境...
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男人毒藥：我在死后第九天來索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。院中可真熱鬧，春花似錦、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
開封第一講書人閱讀 34,659評論 0贊 26
一樁弒父案，背后竟有這般陰謀
文/蒼蘭香墨我抬頭看了看天上的太陽。三九已至，卻和暖如春，著一層夾襖步出監牢的瞬間，已是汗流浹背。一陣腳步聲響...
開封第一講書人閱讀 35,917評論 1贊 286
情欲美人皮
我被黑心中介騙來泰國打工，沒想到剛下飛機就差點兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道東北人。一個月前我還...
沈念sama閱讀 51,687評論 3贊 392
代替公主和親
正文我出身青樓，卻偏偏與公主長得像，于是被迫代替她去往敵國和親。傳聞我的和親對象是個殘疾皇子，可洞房花燭夜當晚...
茶點故事閱讀 47,990評論 2贊 374

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多線程在iOS 中的應用

多線程在iOS 中的應用

一、進程

二、線程

三、多線程

四、多線程在iOS中的應用

五、NSThread

六、線程的狀態

七、多線程的安全隱患

八、線程之間的通信

import "ViewController.h"

九、GCD

十、NSOperation

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