iOS多线程编程--NSThread

Posted 2022-12-09 乌戈勒

前言：

OS 支持多个层次的多线程 编程，层次越高的抽象程度越高，使用起来也越方便，对于开发者来说，推荐使用更方便的GCD和NSOperation来进行多线程开发。

但是本文主要讲解的是NSThread的使用，通过NSThread可以相对深入理解多线程的原理。

Thread 是这三种范式里面相对轻量级的，但也是使用起来最负责的，你需要自己管理线程的生命周期，线程间的同步问题。

线程共享同一应用程序的部分内存空间，它们拥有对数据相同的访问权限，你得协调多个线程对同一数据的访问，一般做法是在访问之前加锁，这会导致一定的性能开销。

在 ios 中我们可以使用多种形式的 thread:

1、Cocoa threads: 
使用NSThread，直接从NSObject的类方法performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程。
如果你选择thread来实现多线程，那么NSThread就是官方推荐优先选用的方式。

2、POSIX threads: 基于 C 语言的一个多线程库。

下面我们先来看看 NSThread 多线程的使用。
从线程创建与启动、线程的同步与锁、线程的交互、线程池等等四个方面来详解多线程。

1、优点：NSThread比其他两种多线程方案较轻量级，更直观地控制线程对象

2、缺点：需要自己管理线程的生命周期，线程同步。
线程同步对数据的加锁会有一定的系统开销。

了解GCD点击这里

了解NSOperation点击这里

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一、线程的创建和启动

1、动态方法

//声明
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;

// 初始化线程  
NSThread *thread = 
[[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];  //线程执行的方法，这个selector最多只能接收一个参数

// 设置线程的优先级(0.0 - 1.0，1.0最高级)  
thread.threadPriority = 1;  

// 开启线程  
[thread start];     //这种方式创建，需要手动启动线程

2、静态方法

//声明
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;  

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];  // 调用完毕后，会马上创建并开启新线程 

3、隐式创建方法

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

4、区别

第 1 种方式会直接创建线程，并且开始运行线程，而且无需为线程的清理负责；

第 2 种方式是创建线程对象后，需要手动启动线程，在运行线程操作前，可以对线程进行配置，比如设置 stack 大小，线程的优先级。

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二、线程的操作方法

1、线程的获取

//返回当前线程
NSThread *current = [NSThread currentThread];

//返回主线程
NSThread *mainT = [NSThread mainThread];

2、线程的判断

// 判断是否为多线程
+ (BOOL)isMultiThreaded;

// 判断当前线程是否为主线程
- (BOOL)isMainThread;
+ (BOOL)isMainThread;

2、线程的配置

// 线程优先级
+ (double)threadPriority ;
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p ;

// 线程函数地址
+ (NSArray *)callStackReturnAddresses;

// 线程堆栈
- (NSUInteger)stackSize;
- (void)setStackSize:(NSUInteger)s;

// 设置与返回线程名称
- (void)setName:(NSString *)n;
- (NSString *)name;

3、线程的暂停、取消

//休眠
NSDate *date = [NSDate dateWithTimeInterval:2 sinceDate:[NSDate date]];  
[NSThread sleepUntilDate:date]; 

// 暂停2s  
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; 

//  退出线程
+ (void)exit;

// 取消操作
- (void)cancel;

// 线程启动
- (void)start;

// 线程执行入口
- (void)main;

// 是否在执行
- (BOOL)isExecuting;

// 是否已经结束 
- (BOOL)isFinished;

// 是否取消的
- (BOOL)isCancelled;

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三、线程间的通信

1、在主线程执行操作

[self performSelectorOnMainThread:@selector(run) withObject:nil waitUntilDone:YES];  //waitUntilDone是指是否等到主线程把方法执行完了，这个performSelector方法才返回。

//指定线程的run loop 执行模式
[self performSelectorOnMainThread:@selector(run) withObject:nil waitUntilDone:YES modes:NSDefaultRunLoopMode];

2、在指定线程上执行操作

这些performSelector形式的方法，都需要对方线程的RunLoop处于开启状态，因为这些方法实质是runloop的输入源，把消息发送给对方线程的runloop，然后对方从runloop里面获取消息，才去执行方法。

主线程的runloop是默认开启的，副线程的runloop是默认构建，但是需要手动开启。

了解RunLoop点击这里

[self performSelector:@selector(run) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES];

//指定线程的run loop 执行模式
[self performSelector:@selector(run) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES modes:NSDefaultRunLoopMode];

3、在当前线程执行操作

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

//指定线程的run loop 执行模式
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil inModes:NSDefaultRunLoopMode]; 

4、线程的关闭

需要关闭某个线程，可以给这个线程发消息使其关闭：

- (void)killThread 
    [self performSelector:@selector(exitThread:) onThread:_thread1 withObject:_thread1 waitUntilDone:NO];


-(void)exitThread:(NSThread *)thread 
    [NSThread exit];

或者通过下面的方法使其关闭：

-(void )threadOneMethod
    //前面写线程需要执行任务的代码，最后进入runloop循环，保持线程不结束同时保持接受消息。     
    NSRunLoop *theRL = [NSRunLoop currentRunLoop];
    while (shouldKeepRunning  )//shouldKeepRunning判断是否继续进行循环，如果为NO，就会停止循环，然后继续向下运行，线程自然结束
        NSLog(@"looprun");
        [theRL runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
    ; 
    NSLog(@"thread1 end");


BOOL shouldKeepRunning = YES;//一个全局的BOOL类型变量

- (void)killThread 
    shouldKeepRunning = NO;     

这里是通过一个全局变量的改变来控制线程的继续还是结束。但是有个小问题是，当线程的runloop接受了外来的输入源之后，例如其他线程调用：

[self performSelector:@selector(timerFire) onThread:_thread1 withObject:nil waitUntilDone:NO];

在这个线程运行，runloop接受到消息后会阻塞在方法[theRL runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]里面，也即是说while循环不会继续向下一个循环进行，那么改变shouldKeepRunning就不能马上得到反馈，所以需要使用：

BOOL shouldKeepRunning = YES;
- (void)killThread 
    [self performSelector:@selector(exitThread:) onThread:_thread1 withObject:nil waitUntilDone:NO];     


-(void)exitThread:(NSThread *)thread
    shouldKeepRunning = NO;

这样就是给要关闭的线程发消息，会立刻唤醒目标线程的runloop，因为[theRL runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]]方法的特性是在接触到输入源后方法立刻返回，这样while循环就会立刻进入进入下一个循环，也就会进行循环条件的判断，然后因为shouldKeepRunning变为NO了，就会退出循环，然后线程结束。

5、取消发送给当前 线程 的某个消息

cancelPreviousPerformRequestsWithTarget: 
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object: 

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四、多线程的使用举例

对于使用线程的一些建议：

1、当我们需要中途停止线程时，我们不应该调用exit方法，而是调用cancel方法。

因为，如果我们直接调用exit方法的话，线程是直接退出，而没有机会去执行清理操作，可能会产生内存泄漏！

2、我们必须要清楚这么一个现象！
当线程在执行过程中，如果被sleepForTimeInterval后，线程将会被进入休眠。
那么在它休眠期间又被cancel后，事实上，线程在醒来后，任然会执行完它的操作。

// 线程执行
- (void) threadEntryPoint
    @autoreleasepool 
        NSLog(@"Thread Entry Point");
        while ([[NSThread currentThread] isCancelled] == NO)
            [NSThread sleepForTimeInterval:10];
            NSLog(@"Thread Loop");
        
        NSLog(@"Thread Finished");
    


// 停止线程
- (void) stopThread
    NSLog(@"Cancelling the Thread");
    [self.myThread cancel];
    NSLog(@"Releasing the thread");
    self.myThread = nil;


调用：
- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated    
    // 创建线程
    self.myThread = [[NSThread alloc]
                     initWithTarget:self
                     selector:@selector(threadEntryPoint)
                     object:nil];

    // 开启线程
    [self.myThread start];

    // 让线程3秒后取消
    [self performSelector:@selector(stopThread) withObject:nil
               afterDelay:3.0f];

输出：
 Thread Entry Point
 Cancelling the Thread
 Releasing the thread
 Thread Loop
 Thread Finished

分析1：

注意，最后还是输出了 “Thread Loop”这一句，我明明调用了[NSThread sleepForTimeInterval:10]; 方法让线程进入休眠状态。

并且让线程已经执行了stopThread方法中的[self.myThread cancel];方法把线程给取消了。

但是，线程在被唤醒后，任然执行了后面的代码，输出了 “Thread Loop”这一句！

只有改良的办法：多加一层判断！！！

- (void) threadEntryPoint
    @autoreleasepool 
        NSLog(@"Thread Entry Point");
        while ([[NSThread currentThread] isCancelled] == NO)
            [NSThread sleepForTimeInterval:10];
            if ([[NSThread currentThread] isCancelled] == NO)
                // 做一个改进，在需要执行的代码中，多加一层判断。
                NSLog(@"Thread Loop");
            
        
        NSLog(@"Thread Finished");
    

分析2：

这个用法的原理，其实跟NSOperation的isCancelled的用法是一个道理。

五、线程的同步/锁

后续补上。