ios-多線程(NSThread,GCD,NSOperation)

線程：

英文：Thread
線程，有時被稱為輕量級進程(Lightweight Process，LWP），是程序執(zhí)行流的最小單元。一個標準的線程由線程ID，當前指令指針(PC），寄存器集合和堆棧組成。另外，線程是進程中的一個實體，是被系統(tǒng)獨立調度和分派的基本單位，線程自己不擁有系統(tǒng)資源，只擁有一點兒在運行中必不可少的資源，但它可與同屬一個進程的其它線程共享進程所擁有的全部資源。一個線程可以創(chuàng)建和撤消另一個線程，同一進程中的多個線程之間可以并發(fā)執(zhí)行。由于線程之間的相互制約，致使線程在運行中呈現(xiàn)出間斷性。線程也有就緒、阻塞和運行三種基本狀態(tài)。就緒狀態(tài)是指線程具備運行的所有條件，邏輯上可以運行，在等待處理機；運行狀態(tài)是指線程占有處理機正在運行；阻塞狀態(tài)是指線程在等待一個事件（如某個信號量），邏輯上不可執(zhí)行。每一個程序都至少有一個線程，若程序只有一個線程，那就是程序本身。
線程是程序中一個單一的順序控制流程。進程內一個相對獨立的、可調度的執(zhí)行單元，是系統(tǒng)獨立調度和分派CPU的基本單位指運行中的程序的調度單位。在單個程序中同時運行多個線程完成不同的工作，稱為多線程。 -----百度百科

ios中實現(xiàn)多線程的幾種方式：

Pthreads(不用)
NSThread(用一部分，其中幾個比較方便的方法)
GCD(常用)
NSOperation&NSOperationQueue(看需求)

- Pthreads

pthread 是 POSIX 多線程開發(fā)框架，是基于C 語言的跨平臺框架。沒用過，不了解，感興趣的同學可以自己度娘下。

- NSThread

NSThread是基于Thread使用，輕量級的多線程編程方法，一個NSThread對象代表一個線程，需要手動管理線程的生命周期，處理線程同步等問題。所以一般只使用其中幾個方法，方便調試線程。
[NSThread isMainThread]; // 是否主線程
[NSThread currentThread]; // 當前線程

- GCD

Apple基本c++開發(fā)的一套多線程處理技術,自動管理生命周期。

任務與隊列

任務：你要執(zhí)行的操作，GCD將任務放在block中。執(zhí)行任務有2中方式，同步執(zhí)行，異步執(zhí)行。

同步
不具備開啟線程的能力，會阻塞當前線程。
異步
具備開啟新線程的能力，不會阻塞當前線程。

隊列：用來存放任務的隊列，是一種特殊的線性表，采用FIFO(先進先出)的原則，則從頂部開始讀取任務，從尾部加入任務到隊列。在GCD中有3種隊列：串行隊列，并行隊列，主隊列(特殊的串行隊列)。

串行隊列
一個一個任務有序執(zhí)行，上一個任務沒執(zhí)行完畢，下一個任務不會執(zhí)行。
并行隊列
同時執(zhí)行多個任務，不用等待上一個任務執(zhí)行完畢。
主隊列
和串行隊列一樣，需要等待上一個任務執(zhí)行完成，才能執(zhí)行下一個任務。

創(chuàng)建隊列：

全局并行隊列(系統(tǒng)自帶的，全局唯一)

dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

自定義并行隊列：

dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

自定義串行隊列：

dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

主隊列：

dispatch_get_main_queue()

創(chuàng)建任務：

同步任務

dispatch_sync(隊列, ^{要執(zhí)行的任務});

異步任務

dispatch_async(隊列, ^{要執(zhí)行的任務});

基本使用：

同步任務+串行隊列(不會開啟新線程，在當前線程中執(zhí)行任務)

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
 });

同步任務+并行隊列(不會開啟新線程，在當前線程中執(zhí)行任務)

dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
 });

同步任務+主隊列(不會開啟新線程，在主線程中執(zhí)行任務)

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), 0), ^{
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
 });

異步任務+串行隊列(會開啟一條新的線程，串行執(zhí)行任務)

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
 });

異步任務+并行隊列(會開啟至少一條新的線程，并行執(zhí)行任務)

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
 });

異步任務+主隊列(不會開啟新的線程，會在主線程中執(zhí)行任務)

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), 0), ^{
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
 });

總結：
1.同步任務都不會開啟新的線程，所以會阻塞當前線程。
2.主隊列中的任務不會開啟新的線程，會在主線程中執(zhí)行。
3.異步任務+串行隊列，會開啟一條新的線程，在新的線程串行執(zhí)行任務。
4.異步任務+并行多列，會開啟至少一條新的線程，在新的線程中并發(fā)執(zhí)行任務。

線程阻塞：

實例1：

NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]); // 會打印
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
     NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);  // 這句話永遠不會打印，此時主線程已經阻塞了，你對界面的所有操作都沒反應了。
});
NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]); // 不會打印

原因：
1.dispatch_sync同步任務，不會開啟新的線程，所以上面的代碼是在主線程中執(zhí)行的，也就會阻塞主線程，等待block中的任務完成。
2.dispatch_get_main_queue()主隊列，會把block中的任務放進主隊列，也就是主線程中去執(zhí)行，可是此時主線程已經阻塞了，block永遠無法完成任務。所以就會一直阻塞主線程。

實例2：

    // 自定義串行隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    // 串行異步
    dispatch_async(queue, ^{  // @1
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]); // 會打印
        dispatch_sync(queue, ^{ // 不會打印  @2
             NSLog(@"當前線程1----->%@",[NSThread currentThread]);
        });
        NSLog(@"當前線程2----->%@",[NSThread currentThread]); // 不會打印
    });
    NSLog(@"當前線程3----->%@",[NSThread currentThread]); // 會打印 @3

原因：
1.上面的代碼@1會開啟一條新的線程，但因為是在串行隊列中，所以會一個一個執(zhí)行任務。我們假設開啟的新線程叫“B”;
2.打印完"當前線程"后，@2同步任務，不會開啟新的線程，會阻塞當前線程，所以還是在"B"線程中執(zhí)行任務，此時線程"B"已經阻塞了，@2會把block當中的任務放入"myQueue"中去執(zhí)行，但是"myQueue"是串行的，所以必須等"myQueue"執(zhí)行完上一個任務，而它執(zhí)行的上一個任務就是當前block中的任務，也就是阻塞了的@2,@2永遠執(zhí)行不了，所以會一直阻塞。
3.@3會打印，是因為它是在主線程中的。

實例3：

    // 創(chuàng)建并行隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{ // @1
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
        dispatch_sync(queue, ^{ // @2
            NSLog(@"當前線程1----->%@",[NSThread currentThread]);
        });
        NSLog(@"當前線程2----->%@",[NSThread currentThread]); // @3
    });
    NSLog(@"當前線程3----->%@",[NSThread currentThread]); // @4
    -----------------------------以上都會打印-----------------------------

原因：
1.@1會開啟至少一條新的線程，并行執(zhí)行任務。
2.@2不會開啟新的線程，在當前線程并行執(zhí)行任務。會阻塞當前線程，但因為是并行隊列中，所以會執(zhí)行完@2,在執(zhí)行@3.
3.@3在主線程中執(zhí)行，不受影響。

隊列組

    // 創(chuàng)建組
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    // 系統(tǒng)全局唯一并行隊列
    //dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 自定義串行隊列，按順序執(zhí)行
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{ // @1
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_group_async(group, queue, ^{ // @2
        NSLog(@"當前線程1----->%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_group_async(group, queue, ^{ // @3
        NSLog(@"當前線程2----->%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{ // @4
        NSLog(@"當前線程3----->%@",[NSThread currentThread]);
    });

并行隊列
@1，2，3會隨機打印，最后打印@4

串行隊列
@1<@2<@3<@4 按順序打印

單列

 static dispatch_once_t onceToken;
 dispatch_once(&onceToken, ^{
 });

延時執(zhí)行

    // 如果在串行、并行隊列中執(zhí)行，會開啟線程。也就是說dispatch_after方法是異步執(zhí)行的
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
    });

柵欄方法(分割任務)

    // dispatch_barrier_async 方法需使用自定義隊列，不能使用系統(tǒng)全局隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_async(queue, ^{ // @1
        NSLog(@"當前線程----->%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_barrier_async(queue, ^{ // @2
        NSLog(@"當前線程1----->%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{ // @3
        NSLog(@"當前線程2----->%@",[NSThread currentThread]);
    });

注意：
使用dispatch_barrier_async時：
1.必須使用自定義隊列，不能使用系統(tǒng)全局隊列。
dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

NSOperation&NSOperationQueue

NSOperation是Apple對GCD的封裝，是面向對象的。NSOperation、NSOperationQueue分別對應GCD中的任務和隊列。

注意：NSOperation是個抽象類，不能直接使用，必須使用它的2個子類：NSInvocationOperation、NSBlockOperation。

創(chuàng)建任務：

NSInvocationOperation

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

NSBlockOperation

 NSBlockOperation *blockOP = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"當前線程---->%@",[NSThread currentThread]);
 }];

[blockOP addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"當前線程1---->%@",[NSThread currentThread]);
}];
[blockOP start];

注意：
1.addExecutionBlock方法可能開啟新的線程，也可能在主線程中執(zhí)行。
2.addExecutionBlock方法調用必須在start方法之前，否則會報錯。

自定義任務：新建一個類繼承NSOperation，需要重寫main,cancel,finished,executing等方法。

創(chuàng)建隊列：(只有主隊列，和其他隊列，沒有串行和并行區(qū)分)

NSOperationQueue(其他隊列)

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

主隊列

[NSOperationQueue mainQueue];

使用：

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 串行，默認為-1不限制，既并行
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"當前線程---->%@",[NSThread currentThread]);
 }];
NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"當前線程1---->%@",[NSThread currentThread]);
 }];
[queue addOperation:operation];
[queue addOperation:operation1];

注意：任務加入隊列中，會自動執(zhí)行，不需要調用start方法，否則會報錯。

依賴

必須等A任務執(zhí)行完畢之后在執(zhí)行B任務。
比如從網上開啟一個線程下載圖片，必須等圖片下載完成之后在主線程加載圖片，刷新UI，這個時候就可以用上依賴了。

    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    //queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 串行，默認為-1不限制
    
    NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"當前線程---->%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"當前線程1---->%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *operation2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"當前線程2---->%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    
    [operation addDependency:operation1]; // operation依賴operation1
    [operation2 addDependency:operation]; // 2operation依賴operation
    [queue addOperations:@[operation,operation1] waitUntilFinished:NO];
    [NSOperationQueue.mainQueue addOperation:operation2];

2017-08-10 10:46:34.938 ZTSlidingVC[1273:222606] 當前線程1----><NSThread: 0x7fd9f3dd9510>{number = 2, name = (null)}
2017-08-10 10:46:34.938 ZTSlidingVC[1273:222606] 當前線程----><NSThread: 0x7fd9f3dd9510>{number = 2, name = (null)}
2017-08-10 10:46:34.948 ZTSlidingVC[1273:222557] 當前線程2----><NSThread: 0x7fd9f3d287a0>{number = 1, name = main}

注意：依賴關系是可以跨隊列的，如上面例子所示。

其他屬性、方法

NSOperation

屬性：
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled; // 是否取消任務
@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing; // 是否正在執(zhí)行
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished; // 是否完成任務
方法：
- (void)cancel; // 取消任務
- (void)start; // 開始任務
- (void)addDependency:(NSOperation *)op; // 添加依賴
- (void)removeDependency:(NSOperation *)op; // 刪除依賴

NSOperationQueue

屬性：
@property (readonly) NSUInteger operationCount NS_AVAILABLE(10_6, 4_0); // 獲取隊列中的任務數量
@property NSInteger maxConcurrentOperationCount; // 設置最大任務數
@property (getter=isSuspended) BOOL suspended; // YES：暫停，NO:繼續(xù)（對正在執(zhí)行的任務無效，只是暫停調度新的任務執(zhí)行）
@property (class, readonly, strong, nullable) NSOperationQueue *currentQueue NS_AVAILABLE(10_6, 4_0); // 獲取當前隊列
@property (class, readonly, strong) NSOperationQueue *mainQueue NS_AVAILABLE(10_6, 4_0); // 獲取主隊列
方法：
- (void)cancelAllOperations; // 取消所有任務
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished; // 等待所有隊列中的任務執(zhí)行完成，會阻塞線程（在等待時，其他線程仍然可以往隊列中添加任務）

線程同步

為什么需要線程同步：
當多個線程同時訪問一個統(tǒng)一資源，造成數據狀態(tài)不一致，產生的數據混亂，安全等問題。
實現(xiàn)線程同步的2種方式：
1.加鎖

@synchronized 關鍵字加鎖

NSLock 對象鎖

NSCondition

NSConditionLock 條件鎖

NSRecursiveLock 遞歸鎖

pthread_mutex 互斥鎖（C語言）

dispatch_semaphore 信號量實現(xiàn)加鎖（GCD）

OSSpinLock

方法有點多，這就不一一介紹了，開發(fā)中也用不了這么多。這里就簡單介紹一下1，2，7的使用把，需要其他更詳細的的功能請自行goolge。

@synchronized 關鍵字加鎖（性能較差，使用簡單）

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        @synchronized (self) {
            NSLog(@"做你想做的事");
        }
 });

NSLock（性能一般）

NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        if ([lock tryLock]) { // 嘗試加鎖，如果失敗了，并不會阻塞線程，只是立即返回NO
            NSLog(@"做你想做的事");
            [lock unlock]; // 記得解鎖
        }
});

dispatch_semaphore 信號量實現(xiàn)加鎖（GCD,推薦使用此方法）

dispatch_semaphore_create　　　創(chuàng)建一個semaphore
dispatch_semaphore_signal　　　發(fā)送一個信號（計數器+1）
dispatch_semaphore_wait　　　　等待信號（信號量-1，如果信號量<=0，則一直等待,會阻塞線程）

dispatch_semaphore_t dsema = dispatch_semaphore_create(2); // 創(chuàng)建信號量,后面的數字既最大并發(fā)量
    for(int i=0; i<10; i++){
        dispatch_semaphore_wait(dsema, DISPATCH_TIME_FOREVER);  // -1 DISPATCH_TIME_FOREVER會一直等待，直到信號量大于0。DISPATCH_TIME_NOW不等待，也就不能控制線程并發(fā)數了。
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            NSLog(@"------>%d  當前線程---->%@",i,[NSThread currentThread]);
            dispatch_semaphore_signal(dsema); // +1
        });
    }

上面的列子，看起來創(chuàng)建了10個線程，其實同時只有2個線程在并發(fā)執(zhí)行。

2.使用串行隊列

參考：

http://www.lxweimin.com/p/0b0d9b1f1f19
http://ksnowlv.github.io/blog/2014/09/07/ios-tong-bu-suo-xing-neng-dui-bi/

最后編輯于：2017.12.10 00:06:46

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ios-多線程(NSThread,GCD,NSOperation)

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線程：

ios中實現(xiàn)多線程的幾種方式：

- Pthreads

- NSThread

- GCD

任務與隊列

創(chuàng)建隊列：

創(chuàng)建任務：

基本使用：

線程阻塞：

隊列組

單列

延時執(zhí)行

柵欄方法(分割任務)

NSOperation&NSOperationQueue

使用：

依賴

參考：

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線程：

ios中實現(xiàn)多線程的幾種方式：

- Pthreads

- NSThread

- GCD

任務與隊列

創(chuàng)建隊列：

創(chuàng)建任務：

基本使用：

線程阻塞：

隊列組

單列

延時執(zhí)行

柵欄方法(分割任務)

NSOperation&NSOperationQueue

使用：

依賴

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