iOS多线程理论知识过一遍

Posted 2021-06-01 码出境界

一、多线程知识的简单介绍

1、进程、线程、任务

1.1、什么是进程

　　进程是指在系统中正在运行的一个应用程序。每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内。

比如同时打开酷狗、迅雷两款软件，系统就会分别启动2个进程。

 

 

 通过电脑上的“活动监视器”可以查看Mac系统中所开启的进程。

 

 

在苹果手机上双击home键也可以看到系统中正在运行的进程。

 

 

1.2、什么是线程

　　1个进程要想执行任务，必须要有线程（每个进程至少要有1条进程）。线程是进程的基本执行单元，1个进程（应用程序）的所有任务都是在线程中执行的，比如使用酷狗播放音乐、使用迅雷下载电影，都需要在线程中执行。

 

 

1.3、什么是任务

　　应用程序中需要做的事情都抽象为任务。比如酷狗播放音乐的任务、迅雷下载文件A的任务、迅雷下载文件B的任务。

任务需要放置在线程中执行，可以放置多个任务到一个线程中，但是1个线程中任务的执行是串行的。串行的意思就是说，如果要在1个线程中执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务，也就是说，在同一时间内，1个线程只能执行1个任务。

比如在迅雷进程中的线程2中，有3个下载任务（分别下载文件A、文件B、文件C），因此也可以认为线程是进程中的1条执行路径。

 

2、多线程

　　综上，一个应用程序就是一个进程，进程中想要执行任务就需要创建线程，然后把任务放置在线程中执行，一个进程至少有一个线程，一个线程中可以放置有多个任务，但是同一个线程中的任务的执行是串行的，是一个接一个执行的。 

CPU会对线程进行调度，CPU调度到哪个线程，就会执行该线程中的任务。同一时间，CPU只能处理1条线程，也就是说，只有1条线程在工作（执行任务）。1个进程中可以创建开启多条线程，每条线程中放置不同的任务，如果CPU调用线程的时间足够快，也就是说CPU快速地在多条线程之间切换调度，那就造成了多个线程并发执行的假象，也就是感觉多个文件在同时下载，这是创建多个线程的好处之一。 

     

 

创建多个线程的第二个好处就是，将比较耗时的任务放到其他线程中，不影响主线程中任务的执行。

上面说到过，一个进程中至少有一个线程，其实这个线程称之为主线程或UI线程，当一个ios程序运行后，这个程序就是一个进程，在这个进程中默认会开启1条线程，这个至少存在的主线程的主要作用就是显示或者刷新UI界面、处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）。因为用户使用手机上的软件，手指会在屏幕上频繁的做很多操作，因此主线程要做的事情其实很多的，刚刚上面提到了，在同一个线程中的任务是串行执行的，只有当上一个任务执行完成之后，才会执行下一个任务，如果将其他耗时的任务放置在主线程中，那就会让接下来的UI事件处理不及时，给用户很“卡顿”的感觉。解决这种卡UI线程的问题的方式就是再创建一个线程，将这种耗时的任务放置在其他线程中。

 

综上所述，使用多线程的情景是这样的，首先如果出现比较耗时的任务操作，那么不能将这类任务放置在主线程中，需要另外创建开启额外的线程，这种额外的线程，称之为“子线程”。然后如果这类耗时任务比较多的情况下，与其将它们统统放置在同一个子线程中，让这些耗时任务一个接一个被执行，还不如创建开启多个子线程，每个子线程中只放置一个耗时任务，当CPU快速地在多个线程之间切换调度时，会发现多个耗时任务同时在执行，可以提高程序的执行效率。既然如此，是不是子线程开得越多越好？秉持“一个子线程中就一个任务”的做法呢？显然不行。

开启多个子线程，即多线程的好处：（1）能适当提高程序的执行效率；（2）能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）。

开启多个子线程，即多线程的缺点：（1）开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，主线程占用1M，子线程占用512KB），如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能。（2）线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大，CPU会在N多线程之间调度，CPU会累死，消耗大量的CPU资源。（3）进程中开启的线程太多了，每个线程被调度执行的频次就会降低，线程的执行效率也会降低，包括主线程被调度的频率也会降低，也相当于是造成了主线程的卡顿。（4）多线程会涉及到线程之间的通信、线程之间的数据共享，如果子线程开启太多，程序设计会更加复杂。

综上所述，有三种情况会造成UI主线程的卡顿，即用户使用软件感觉很卡、很不爽，原因：

（1）把一些耗时的任务，放在了UI主线程中

（2）开启的子线程太多了，导致UI主线程被CPU调度的频率下降了

（3）CPU、内存这些配置太低了，就算不做耗时操作，频繁的操作UI界面，都让CPU够呛了