進程
- 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
- 比如同時打開迅雷、Xcode，系統就會分別啟動2個進程
- 通過“活動監視器”可以查看Mac系統中所開啟的進程
線程
- 什么是線程
- 1個進程要想執行任務，必須得有線程（每1個進程至少要有1條線程）
- 一個進程（程序）的所有任務都在線程中執行
- 比如使用酷狗播放音樂、使用迅雷下載電影，都需要在線程中執行
線程串行
- 1個線程中任務的執行是串行的
- 如果要在1個線程中執行多個任務，那么只能一個一個地按順序執行這些任務
- 也就是說，在同一時間內，1個線程只能執行1個任務
多線程
- 什么是多線程
- 1個進程中可以開啟多條線程，每條線程可以并行（同時）執行不同的任務
- 進程 車間，線程 車間工人
- 多線程技術可以提高程序的執行效率
多線程的優缺點
- 多線程的優點
- 能適當提高程序的執行效率
- 能適當提高資源利用率（CPU、內存利用率）
- 多線程的缺點
- 建線程是有開銷的，iOS下主要成本包括：內核數據結構（大約1KB）、棧空間（子線程512KB、主線程1MB，也可以使用-setStackSize:設置，但必須是4K的倍數，而且最小是16K），創建線程大約需要90毫秒的創建時間
- 如果開啟大量的線程，會降低程序的性能
- 線程越多，CPU在調度線程上的開銷就越大
- 程序設計更加復雜：比如線程之間的通信、多線程的數據共享
多線程在iOS開發中的應用
- 什么是主線程
- 一個iOS程序運行后，默認會開啟1條線程，稱為“主線程”或“UI線程”
- 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）
- 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”的壞體驗
NSThread
創建和啟動線程
- 一個
NSThread對象就代表一條線程 - 創建、啟動線程
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];
// 線程一啟動，就會在線程thread中執行self的run方法
- 主線程相關用法
+(NSThread *)mainThread; // 獲得主線程
-(BOOL)isMainThread; // 是否為主線程
+(BOOL)isMainThread; // 是否為主線程
- 其他用法
- 獲得當前線程
NSThread *current = [NSThread currentThread];
- 線程的名字
-(void)setName:(NSString *)n;
-(NSString *)name;
- 其他創建線程方式
- 創建線程后自動啟動線程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];
- 隱式創建并啟動線程
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];
- 上述2種創建線程方式的優缺點
- 優點：簡單快捷
- 缺點：無法對線程進行更詳細的設置
控制線程狀態
- 啟動線程
-(void)start;
// 進入就緒狀態 -> 運行狀態。當線程任務執行完畢，自動進入死亡狀態
- 阻塞（暫停）線程
+(void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+(void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 進入阻塞狀態
- 強制停止線程
+(void)exit;
// 進入死亡狀態
多線程的安全隱患
- 資源共享
- 1塊資源可能會被多個線程共享，也就是多個線程可能會訪問同一塊資源
- 比如多個線程訪問同一個對象、同一個變量、同一個文件
- 當多個線程訪問同一塊資源時，很容易引發數據錯亂和數據安全問題
- 安全隱患解決 – 互斥鎖
- 互斥鎖使用格式
@synchronized(鎖對象) { // 需要鎖定的代碼 }
//注意：鎖定1份代碼只用1把鎖，用多把鎖是無效的
- 互斥鎖的優缺點
- 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
- 互斥鎖的使用前提：多條線程搶奪同一塊資源
- 相關專業術語：線程同步
- 線程同步的意思是：多條線程在同一條線上執行（按順序地執行任務）
- 互斥鎖，就是使用了線程同步技術
原子和非原子屬性
- OC在定義屬性時有
nonatomic和atomic兩種選擇 -
atomic：原子屬性，為setter方法加鎖（默認就是atomic） -
nonatomic：非原子屬性，不會為setter方法加鎖 -
nonatomic和atomic對比 -
atomic：線程安全，需要消耗大量的資源 -
nonatomic：非線程安全，適合內存小的移動設備 - iOS開發的建議
- 所有屬性都聲明為
nonatomic - 盡量避免多線程搶奪同一塊資源
- 盡量將加鎖、資源搶奪的業務邏輯交給服務器端處理，減小移動客戶端的壓力
線程間通信
- 什么叫做線程間通信
- 在1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
- 線程間通信的體現
- 1個線程傳遞數據給另1個線程
- 在1個線程中執行完特定任務后，轉到另1個線程繼續執行任務
- 線程間通信常用方法
-(void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
-(void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- 線程間通信方式 – 利用
NSPort(端口類很少用)
GCD
簡介
- 什么是GCD
- 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
- GCD的優勢
- GCD是蘋果公司為多核的并行運算提出的解決方案
- GCD會自動利用更多的CPU內核（比如雙核、四核）
- GCD會自動管理線程的生命周期（創建線程、調度任務、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
任務和隊列
- GCD中有2個核心概念
- 任務：執行什么操作
- 隊列：用來存放任務
- GCD的使用就2個步驟
- 定制任務
- 確定想做的事情
- 將任務添加到隊列中
- 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
執行任務
- GCD中有2個用來執行任務的常用函數
- 用同步的方式執行任務
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
//queue：隊列
//block：任務
- 用異步的方式執行任務
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
- 同步和異步的區別
- 同步：只能在當前線程中執行任務，不具備開啟新線程的能力
- 異步：可以在新的線程中執行任務，具備開啟新線程的能力
- GCD中還有個用來執行任務的函數：
dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
//在前面的任務執行結束后它才執行，而且它后面的任務等它執行完成之后才會執行
隊列的類型
- GCD的隊列可以分為2大類型
- 并發隊列
（Concurrent Dispatch Queue）- 可以讓多個任務并發（同時）執行（自動開啟多個線程同時執行任務）
- 并發功能只有在異步
（dispatch_async）函數下才有效
- 串行隊列
（Serial Dispatch Queue）- 讓任務一個接著一個地執行（一個任務執行完畢后，再執行下一個任務）
容易混淆的術語
- 有4個術語比較容易混淆：同步、異步、并發、串行
- 同步和異步主要影響：能不能開啟新的線程
- 同步：只是在當前線程中執行任務，不具備開啟新線程的能力
- 異步：可以在新的線程中執行任務，具備開啟新線程的能力
- 并發和串行主要影響：任務的執行方式
- 并發：多個任務并發（同時）執行
- 串行：一個任務執行完畢后，再執行下一個任務
并發隊列
- 使用
dispatch_queue_create函數創建隊列
dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 隊列名稱
dispatch_queue_attr_t attr); // 隊列的類型
- 創建并發隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
- GCD默認已經提供了全局的并發隊列，供整個應用使用，可以無需手動創建
- 使用
dispatch_get_global_queue函數獲得全局的并發隊列
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 隊列的優先級
unsigned long flags); // 此參數暫時無用，用0即可
- 獲得全局并發隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
- 全局并發隊列的優先級
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默認（中）#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后臺
串行隊列
- GCD中獲得串行有2種途徑
- 使用
dispatch_queue_create函數創建串行隊列
// 創建串行隊列（隊列類型傳遞NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", NULL);
- 使用主隊列（跟主線程相關聯的隊列）
- 主隊列是GCD自帶的一種特殊的串行隊列
- 放在主隊列中的任務，都會放到主線程中執行
- 使用
dispatch_get_main_queue()獲得主隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
各種隊列的執行效果
/**
* 同步函數+主隊列 線程堵死
*/
-(void)syncMain{
NSLog(@"begin");
//1創建串行隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"end");
}
/**
* 異步函數+主隊列 只在主線程中執行任務
*/
-(void)asyncMain{
//1創建串行隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);
});
}
/**
* 同步函數+串行隊列 不會開啟新線程
*/
-(void)syncSerial{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);
});
}
/**
* 異步函數+串行隊列 會開啟新的線程，但是任務是串行，執行完一個任務在執行下一個任務
*/
-(void)asyncSerial{
//1創建串行隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);
});
}
/**
* 同步函數+并行隊列 不會開啟新線程
*/
-(void)syncConcurrent{
//1獲得全局的并發隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);
});
}
/**
* 異步函數+并行隊列 可以同時開啟多條線程
*/
-(void)asyncConcurrent{
//1創建一個并發隊列
// dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
//1獲得全局的并發隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);
});
}
線程間通信示例
- 從子線程回到主線程
dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 執行耗時的異步操作...
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
// 回到主線程，執行UI刷新操作
});
});
延時執行
- iOS常見的延時執行
- 調用
NSObject的方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再調用self的run方法
- 使用GCD函數
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
// 2秒后異步執行這里的代碼...
});
- 使用
NSTimer
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:NO];
一次性代碼
- 使用
dispatch_once函數能保證某段代碼在程序運行過程中只被執行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
// 只執行1次的代碼(這里面默認是線程安全的)
});
定時器
// 創建Timer
self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
// 設置定時器的觸發時間（1秒后）和時間間隔（每隔2秒）
dispatch_source_set_timer(self.timer, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC), 2 * NSEC_PER_SEC, 0);
// 設置回調
dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
NSLog(@"Timer %@", [NSThread currentThread]);
});
// 開始定時器
dispatch_resume(self.timer);
//取消定時器
dispatch_cancel(self.timer);
self.timer = nil;
- 類似于登錄注冊獲取驗證碼的倒計時按鈕
//
// UIButton+countDown.m
// 計時器按鈕
//
// Created by 莊子豪 on 16/6/24.
// Copyright ? 2016年 zzh. All rights reserved.
//
#import "UIButton+countDown.h"
@implementation UIButton (countDown)
- (void)startWithTime:(NSInteger)timeLine title:(NSString *)title countDownTitle:(NSString *)subTitle mainColor:(UIColor *)mColor countColor:(UIColor *)color {
//倒計時時間
__block NSInteger timeOut = timeLine;
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_source_t _timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
//每秒執行一次
dispatch_source_set_timer(_timer, dispatch_walltime(NULL, 0), 1.0 * NSEC_PER_SEC, 0);
dispatch_source_set_event_handler(_timer, ^{
//倒計時結束，關閉
if (timeOut <= 0) {
dispatch_source_cancel(_timer);
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.backgroundColor = mColor;
[self setTitle:title forState:UIControlStateNormal];
self.userInteractionEnabled = YES;
});
} else {
int seconds = timeOut % 60;
NSString *timeStr = [NSString stringWithFormat:@"%0.2d", seconds];
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.backgroundColor = color;
[self setTitle:[NSString stringWithFormat:@"%@%@",timeStr,subTitle] forState:UIControlStateNormal];
self.userInteractionEnabled = NO;
});
timeOut--;
}
});
dispatch_resume(_timer);
}
@end
快速迭代
- 使用
dispatch_apply函數能進行快速迭代遍歷
dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
// 執行10次代碼，index順序不確定
});
隊列組
- 有這么1種需求
- 首先：分別異步執行2個耗時的操作
- 其次：等2個異步操作都執行完畢后，再回到主線程執行操作
- 如果想要快速高效地實現上述需求，可以考慮用隊列組
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 執行1個耗時的異步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 執行1個耗時的異步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的異步操作都執行完畢后，回到主線程...
});
單例模式
- 單例模式的作用
- 可以保證在程序運行過程，一個類只有一個實例，而且該實例易于供外界訪問
- 從而方便地控制了實例個數，并節約系統資源
- 單例模式的使用場合
- 在整個應用程序中，共享一份資源（這份資源只需要創建初始化1次）
- ARC中，單例模式的實現
- 在.m中保留一個全局的
static的實例static id _instance; - 重寫
allocWithZone:方法，在這里創建唯一的實例（注意線程安全）
+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
_instance = [super allocWithZone:zone];
});
return _instance;
}
- 提供1個類方法讓外界訪問唯一的實例
+(instancetype)sharedInstance
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
_instance = [[self alloc] init];
});
return _instance;
}
- 實現
copyWithZone:方法
-(id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
return _instance;
}
NSOperation
簡介
NSOperation的作用配合使用
NSOperation和NSOperationQueue也能實現多線程編程NSOperation和NSOperationQueue實現多線程的具體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
NSOperationQueue中的NSOperation取出來將取出的
NSOperation封裝的操作放到一條新線程中執行
NSOperation的子類
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
NSOperation子類的方式有3種NSInvocationOperationNSBlockOperation自定義子類繼承
NSOperation，實現內部相應的方法
NSInvocationOperation
- 創建
NSInvocationOperation對象
-(id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel object:(id)arg;
- 調用start方法開始執行操作
-(void)start;
//一旦執行操作，就會調用target的sel方法
- 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放到一個NSOperationQueue中，才會異步執行操作
NSBlockOperation
- 創建
NSBlockOperation對象
+(id)blockOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
- 通過
addExecutionBlock:方法添加更多的操作
-(void)addExecutionBlock:(void (^)(void))block;
- 注意：只要
NSBlockOperation封裝的操作數 > 1，就會異步執行操作
NSOperationQueue
NSOperationQueue的作用NSOperation可以調用start方法來執行任務，但默認是同步執行的如果將
NSOperation添加到NSOperationQueue（操作隊列）中，系統會自動異步執行NSOperation中的操作添加操作到
NSOperationQueue中
-(void)addOperation:(NSOperation *)op;
-(void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
最大并發數
什么是并發數
同時執行的任務數
比如，同時開3個線程執行3個任務，并發數就是3
最大并發數的相關方法
-(NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
-(void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;
隊列的取消、暫停、恢復
- 取消隊列的所有操作
-(void)cancelAllOperations;
//提示：也可以調用NSOperation的- (void)cancel方法取消單個操作
- 暫停和恢復隊列
-(void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暫停隊列，NO代表恢復隊列
-(BOOL)isSuspended;
操作依賴
-
NSOperation之間可以設置依賴來保證執行順序 - 比如一定要讓操作A執行完后，才能執行操作B，可以這么寫
[operationB addDependency:operationA]; // 操作B依賴于操作A
- 可以在不同queue的NSOperation之間創建依賴關系
操作的監聽
- 可以監聽一個操作的執行完畢
-(void (^)(void))completionBlock;
-(void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;
自定義NSOperation
自定義
NSOperation的步驟很簡單重寫
- (void)main方法，在里面實現想執行的任務重寫
- (void)main方法的注意點自己創建自動釋放池（因為如果是異步操作，無法訪問主線程的自動釋放池）
經常通過
- (BOOL)isCancelled方法檢測操作是否被取消，對取消做出響應
