多线程编程

Posted 2020-08-11

1.一些基本概念

 

程序：由源代码生成的可执行应用。（例如：QQ.app）

进程：一个正在运行的程序可以看做一个进程（例如：正在运行的QQ就是一个进程），进程拥有独立运行所需要的全部资源（进程是资源分配的最小单位），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。

 

线程：程序中独立运行的代码片段（例如：接受QQ消息的代码），线程是进程的基本执行单元，一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行，在同一时间内，1个线程只能执行1个任务

 

一个进程是由一个或者多个线程组成的，进程只负责资源的分配，线程才是程序真正的执行单位，负责代码的执行。

 

单线程：每个正在运行的程序（即进程），至少包含一个线程，这个线程叫主线程。主线程在程序启动时被创建，用于执行main函数，只有一个主线程的程序，称作单线程程序。主线程负责执行程序的所有代码（UI展现以及刷新，网络请求，本地存储等等），这些代码只能顺序执行（一个方法执行完了另一个方法才能执行），无法并发执行。

所谓并发执行：如果有优先级的话：优先级高的方法开始执行的瞬间，另一个方法也执行，如果没有优先级：所有方法同时执行。

 

注意： apple 设置的主线程优先级最高，将所有的UI放在主线程处理， 这样带来的好处就是保证画面流畅度。

 

多线程：拥有多个线程的的程序，称作多线程程序。ios允许用户自己开辟新的线程，相对于主线程来讲，称作子线程，可以根据需要来开辟若干子线程，子线程和主线程都是独立运行的运行单元，各自的执行互不影响，因此能够并发执行。

 

单、多线程的区别

单线程程序：只有一个线程，代码顺序执行，容易出现代码阻塞（页面假死）

多线程程序：有多个线程，线程间独立运行，能有效的避免代码阻塞，并且提高程序的运行性能。

注意：iOS中关于UI的添加和刷新必须在主线程中操作

 

iOS多线程实现种类：NSThread、NSOperationQueue、NSObject、GCD  （具体实现看代码）

注意：在应用程序打开的系统会自动为主线程（.main文件中）创建一个自动释放池，我们手动创建的子线程需要我们自己动手添加自动释放池。

 

NSThread：NSThread是一个轻量级的多线程。

NSThread的常用方法 

??????????????????????????// ????????????????????????判断当前线程是否为多线程 

+ (BOOL)isMultiThreaded; 

// ????????????????获取当前线程对象 

+ (NSThread *)currentThread; 

// ??????????????????????????????????使当前线程睡眠指定的时间，单位为秒 

+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;  

// ????????????退出当前线程 

+ (void)exit; 

// ????????????????????????判断当前线程是否为主线程 

+ (BOOL)isMainThread 

// ??????????启动该线程 

- (void)start 

 

NSOperation：NSOperation是一个抽象类，在MVC中属于M，是用来封装单个任务相关的代码和数据的。因为它是抽象的，不能够直接使用这个类，而是使用其子类（NSInvocationOperation、NSBlockOperation）来执行实际任务。NSOperation（含子类），只是一个操作，本身无主线程、子线程之分，可在任意线程中使用，通常于NSOperationQueue结合使用。

NSinvocationOperation：NSinvocationOperation是NSOperation的子类，把执行操作的target和要执行的action封装成了其实例对象。

NSBlockOperation：NSBlockOperation是NSOperation的子类，把需要执行的代码块封装成了其实例对象。

NSOperationQueue：NSOperationQueue是操作队列，他用来管理一组Operation对象的执行，会根据需要自动为Operation对象开辟合适数量的线程，以完成任务的并发执行。当最大并发数设置为1的时候，能实现线程同步。（同步就是协同步调，按预定的先后次序进行运行。如：你说完，我再说。）

 

NSObject实现异步后台执行：NSObject中存在了一个最简单的后台执行方法- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(id)arg

 

GCD：Grand Central Dispatch 简称GCD ，是苹果公司开发的技术。以优化应用程序支持多核心处理器和其他的对称多处理系统的系统。GCD属于函数级的多线程，性能更高，功能也更加强大。

 

GCD核心概念：

任务：具有一定功能的代码段，一般是一个block或者函数。

分发队列：GCD以队列的方式进行工作，FIFO（First Input First Output的缩写）。

GCD会根据分发队列的类型，创建合适数量的线程执行队列中的任务。(serial队列一条线程)

GCD中的两种队列：

SerialQueue：一次只执行一个任务，Serial queue通常用于同步访问特定的资源或者数据。当你创建多个Serial queue时，虽然它们各自是同步执行的，但是Serial queue 与Serial queue之间是并发执行的。SerialQueue能实现线程同步。

Concurrent：可以并发执行多个任务。

注意：这两种队列都遵守先提交的先执行原则。

 

GCD功能：

dispatch_async() //往队列中添加任务，任务会排队执行（FIFO）

dispatch_after() //往队列中添加任务，任务不但会排队，还会在延迟的时间点执行

dispatch_apply() //往队列中添加任务，任务会重复执行n次

dispatch_group_async() //将任务添加到队列中，并添加分组标记

dispatch_group_notify() //将任务添加到队列中，当某个分组的所有的所有任务执行完以后，此任务才会执行

dispatch_barrier_async() //将任务添加到队列中，此任务执行的时候，其他任务停止执行

dispatch_once() //将任务添加到队列中，当任务在程序运行过程中，只执行一次

dispatch_async_f() //将任务添加到队列中，任务是函数而非block

dispatch_sync() //将任务添加到队列中，任务会排队在当前线程执行，（任务）block不执行完，位于它下面的代码就不会执行

   

        注意：

dispatch_async 异步调用：是将block发送到指定线程去执行，当前线程不会等待，直接return，会继续向下执行代码。

dispatch_sync 同步调用：也是将block发送到当前的线程去执行，等待block在当前线程执行完成后才会继续向下执行代码。

 

主队列：是和主线程相关联的队列，主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列，放在主队列中得任务，都会放到主线程中执行。 

提示：如果把任务放到主队列中进行处理，那么不论处理函数是异步的还是同步的都不会开启新的线程。 

获取主队列的方式：  dispatch_queue_t queue=dispatch_get_main_queue();

 

使用同步函数，在主线程中执行主队列中得任务，会发生死循环，任务无法往下执行。示意图如下：

 

 

 

线程间通信分为两种：主线程进入子线程，子线程回到主线程。

返回主线程的方式：

 1.GCD：dispatch_get_main_queue() 

 2.NSObject：- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector

withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait

 

线程互斥：线程互斥是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性，互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的，因此需要加上互斥锁来进行顺序访问。

 

多线程尽管提升了性能，但是存在一些访问限制，比如线程同步，线程互斥。