iOS-多线程之NSThread详解

Posted 2020-06-17

前言

 线程是用来执行任务的，线程彻底执行完任务A才能去执行任务B。为了同时执行两个任务，产生了多线程。

 我打开一个视频软件，我开辟一个线程A让它执行下载任务，我开辟一个线程B，用来播放视频。我开辟两个线程后，这两个任务能同时执行，如果我开辟一  个线程，只有下载任务完成，才能去执行播放任务。

 线程相当于店里的服务员，一个服务员同时只能做一件事情，多顾几个服务员，就能同时做很多事情。

进程

1、进程是应用程序的执行实例,简单来说就是在操作系统中运行的程序。例如我在手机上只打开QQ和微信这两个软件，系统中就会有两个进程存在。

2、进程不能执行任务

3、进程在运行时创建的资源随着进程的终止而死亡。

 

 线程

1、进程本身是不能执行任务的,进程想要执行任务必须的有线程,线程是进程内部的一个独立的执行单元，同时只能执行一个任务，相当于一个子程序。线程被分为两种,主线程(用户界面线程)和子线程(工作线程或称为后台线程)。我在望京(操作系统)开了一个橘子产品体验店(进程)，里面有很多工作人员，有店长帮我布置门面(主线程)，咨询人员(子线程)、销售人员(子线程)。

2、线程执行完毕就会被销毁。

3、主线程(也称父线程)当应用程序启动时自动创建和启动，通常用来处理用户的输入并响应各种事件和消息。主线程的终止也意味着该程序的结束。

4、子线程：由主线程来创建,用来帮助主线程执行程序的后台处理任务。如果子线程A中又创建一个子线程B，在创建之后，这两者就是相互独立的，多个子线程之间效果上可以同时执行。

5、一个进程中可以有多个线程，并且所有线程都在该进程的虚拟地址空间中，可以使用进程的全局变量和系统资源。

6、线程状态：线程的五种状态

 

 多线程

1、目前大多数的app,都需要连接服务器，而访问服务器的速度可能快也可能很慢。如果一个app访问服务器的操作没有在子线程操作的话，在该app访问服务器的过程中，该软件是不能响应用户的操作的，只有该app访问结束以后，app才能响应用户的操作，这就造成线程阻塞，也就是我们常见的卡顿现象。一条线程在同一时间内只能执行一个任务,但是进程可以有多条线程。可以开启多条线程来执行不同的任务,从而提高程序的执行效率，避免线程阻塞。

2、操作系统会根据线程的优先级(线程的优先级可以手动设置)来安排CPU的时间，优先级高的线程，优先调用的几率会更大，同级的话，看线程执行的先后。

3、同一时间内，CPU只能处理一条线程，只有一条线程在工作。多线程并行执行，其实就是各个线程不断切换，因为执行切换的时间很快很快，就造成了同时执行的假象，原理如下，比如A，B两个线程；

  A执行到某一时间段要切换了，可A任务没完成，系统就会把A当前执行的位置和数据以入栈的方式保存起来

  然后B线程执行，B执行时间到了，它的位置状态等也会被系统保存到B的栈中。

4、系统自动找到A的栈，将A之前保存的数据恢复，又可以从A之前断开的状态继续执行下去，如此循环，系统每开一个线程都有比较大的开销。若线程开的过多，不仅会占用大量内存和让程序变得更加复杂，而且会加重CPU的负担，这样的软件，会使你的手机在冬天变成暖手宝。

  Why(为什么使用多线程)

  提高程序执行效率，避免线程阻塞造成的卡顿现象。

  能适当提高资源利用率(CPU,内存)。

  不可滥用多线程：

  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，可以自己设置内存大小，但必须是4的倍数），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

  线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大

  程序设计更加复杂：比如线程之间的通信、多线程的数据共享

总结

 线程与进程的关系

 线程是CPU执行任务的基本单位，一个进程可以有多个线程，但同时只能执行一个任务。

 进程就是运行中的软件，是动态的。

 一个操作系统可以对应多个进程,一个进程可以有多条线程,但至少有一个线程

 同一个进程内的线程共享进程里的资源

 

NSThread常用方法

•   使用NSThread开辟线程的两种方式：

1. 创建手动开启方式

   1 NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(thread) object:@"thread"];
   2     //开启线程
   3     [thread start];

    

2. 创建并自动开启方式

   1     /*
   2      创建并自动开启方式
   3      */
   4     [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(thread1:) toTarget:self withObject:@"thread1"];

     

线程分类

1> 主线程 ： UI线程，显示、刷新UI界面，处理UI控件的事件

2> 子线程 ： 后台线程，异步线程

注意点：不要把耗时的操作放在主线程，要放在子线程中执行，因为主线程包含用户界面的操作，因此减少主线程执行耗时操作，重要的原因是为了避免挑战用户耐心。

NSThread常用操作

• 创建和启动线程

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];
// 线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法

• 主线程相关方法

+ (NSThread *)mainThread; // 获得主线程
- (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程
+ (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程

• 获得当前线程

NSThread *current = [NSThread currentThread];

• 线程的调度优先级

+ (double)threadPriority;

+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;

- (double)threadPriority;

- (BOOL)setThreadPriority:(double)p;

调度优先级的取值范围是0.0 ~ 1.0，默认0.5，值越大，优先级越高

 

• 线程的名字

- (void)setName:(NSString *)n;

- (NSString *)name;

• 创建线程后自动启动线程

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

• 隐式创建并启动线程

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

　　上述2种创建线程方式的优缺点

• 优点：简单快捷
• 缺点：无法对线程进行更详细的设置

线程的状态

1. 程序中的线程可能的状态演变

　　　　如下图，展示线程的在不同时期的状态

 

　　2.线程状态的控制方法

• 启动线程

- (void)start; 

// 进入就绪状态 -> 运行状态。当线程任务执行完毕，自动进入死亡状态

• 阻塞（暂停）线程

+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;

+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态

• 强制停止线程

+ (void)exit;

// 进入死亡状态

注意：一旦线程停止（死亡）了，就不能再次开启任务

 

多线程的安全隐患

1. 资源共享

• 1块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源
• 比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件
• 当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题

如下图所示的线程安全隐患分析：

 

　　为了解决如图所示的问题，我们可以使用NSThread中的互斥锁技术，如下图所示：

安全隐患解决 – 互斥锁

• 互斥锁使用格式

@synchronized(锁对象) { // 需要锁定的代码  }

注意：锁定1份代码只用1把锁，用多把锁是无效的

 

• 互斥锁的优缺点

　　　　优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题

　　　　缺点：需要消耗大量的CPU资源

• 互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源

• 相关专业术语：线程同步

　　　　线程同步的意思是：多条线程在同一条线上执行（按顺序地执行任务）

　　　　互斥锁，就是使用了线程同步技术

原子和非原子属性

• OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择

　　　　atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）

　　　　nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁

• 原子和非原子属性的选择

nonatomic和atomic对比

• • • atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
    • nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备

　　　　2.ios开发的建议

• • • 所有属性都声明为nonatomic
    • 尽量避免多线程抢夺同一块资源
    • 尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力

 

线程间通信

• 什么叫做线程间通信

　　　　在1个进程中，线程往往不是孤立存在的，多个线程之间需要经常进行通信

• 线程间通信的体现

1个线程传递数据给另1个线程

　　　　在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务

• 线程间通信常用方法

- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

• 线程间通信示例 – 图片下载