iOS开发之多线程编程
1. 多线程简述
1.1什么是多线程? 解决的问题?
多线程是指，编程中在主线程之外开辟的新线程，用于处理一些耗时的、并发的任务。使用多线程可以避免主线程的阻塞，也对一个线程不容易实现的任务提供了思路。在多线程的知识中也涉及队列，锁等概念。
在这里科普一下队列的概念，队列：是管理线程的，相当于线程池,能管理线程什么时候执行。队列分为串行队列和并行队列。
串行队列：队列中的线程按顺序执行（不会同时执行）
并行队列：队列中的线程会并发执行，可能会有一个疑问，队列不是先进先出吗，如果后面的任务执行完了，怎么出去的了。这里需要强调下，任务执行完毕了，不一定出队列。只有前面的任务执行完了，才会出队列。
2.1在iOS开发中我们可能会设计下面几种多线程的使用方式：
(1)pthred多线程(POSIX标准)，用在类unix系统上。
(2)NSThread 是对pthred面相对象封装
(3)NSOperation/NSOperationQueue 是使用GCD实现的一套Objective-C的API
(4)GCD(Grand Central Dispatch) 是基于C语言的底层API
使用较多，因为：1.支持多核心 2.c和block接口，易使用 3.功能强
2.NSThread的使用
2.1.创建方式2种
//并行执行(多个任务同时执行) //创建新的线程(第一种方式) －－ 对应一个方法 //创建之后不会立即执行，需要start NSThread *thread1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(taskA) object:nil]; [thread1 start]; //创建新的线程（方式2）－－创建并立即执行 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(taskB:) toTarget:self withObject:thread1];
taskA，taskB为线程启动后要执行的方法
2.2.可以使用通知的方式监听线程的结束
[[NSNotificationCenter defaultCenter]addObserver:self selector:@selector(dealThreadExit) name:NSThreadWillExitNotification object:nil];
NSThreadWillExitNotification是一个系统通知，如果要监听某个线程的结束，可以在线程结束位置post一个通知，再用通知名监听线程结束。
2.3.线程的通信和控制
在下面的代码中，由createThread方法创建两个线程，分别执行taskA和taskB。taskA和taskB分别执行在不同的子线程中，在taskB方法中传入thread1的引用，在taskB运行到一定时刻，控制taskA所在线程结束。taskA所在线程在监听到退出请求后，处理事务然后调用 [NSThread exit]; 退出。
-(void)createThread{//创建之后不会立即执行，需要start NSThread *thread1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(taskA) object:nil]; [thread1 start]; //创建新的线程（方式2）－－创建并立即执行 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(taskB:) toTarget:self withObject:thread1]; }
-(void)taskA{ for (int i = 0 ; i<20; i++) { if ([[NSThread currentThread]isCancelled]) { //退出当前线程 [NSThread exit]; } NSLog(@"A = %d",i); [NSThread sleepForTimeInterval:0.25]; } } -(void)taskB:(NSThread *)thread{ for (int i = 0 ; i<20; i++) { if (i == 10) { [thread cancel]; } NSLog(@"B = %d",i); [NSThread sleepForTimeInterval:0.25]; } }
3.线程的同步和锁
线程的同步概念是指，多个线程对同一内存区域同时进行读写操作，这就回引发线程安全问题。当一个线程对数据的修改还没有完成，另一个线程进行访问的时候就会拿到理论上的旧的数据，从而引发问题。锁就是对这一问题的一个解决方案，给数据或方法加锁，每次只能有一个线程占有资源，就可以避免数据混乱的产生。
@interface ViewController () { int _num; NSLock * _lock; }
_lock = [[NSLock alloc]init];//初始化
[_lock lock]; _num++; NSLog(@"add = %d",_num); [_lock unlock];
4.如何在线程中更新UI
在iOS设计中，子线程是不允许更改UI的，UI的更新必须放在主线程中，这时可以在子线程中加入下面的代码，切换到主线程更新UI。
waitUntilDone：参数是一个BOOL值，意思是在提供方法完成之前，当前线程是否等待。
[self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI) withObject:nil waitUntilDone:YES];
5.NSOperation的使用
5.1什么是NSOperation
NSOperation 和nsthread相似，实现多线程的一种机制,在NSThread做了更高的抽象，加入block比NSThread简单易用. NSOperation 是一个抽象类，我们一般用它的子类：NSInvocationOperation，NSBlockOperation
5.1NSInvocationOperation的使用
//NSInvocationOperation NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil]; //注意：创建之后需要执行，执行的时候默认是同步的 [invocationOperation start];
task1为线程所要执行的方法。
5.2NSBlockOperation的使用
//NSBlockOperation NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ for (int i = 0 ; i<20; i++) { NSLog(@"B = %d",i); } }]; [blockOperation start];
5.3NSOperationQueue的使用
//操作队列 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init]; //加入操作到队列，并行开始并行执行，这个操作讲一直存在在队列中知道被执行完毕
//并行执行，这两个操作将同时执行
[queue addOperation:invocationOperation]; [queue addOperation:blockOperation];
6.GCD的使用
6.1线程创建和方法使用
创建两个异步线程
- (void)createAsyncTask { //定义一个队列，这里为一个全局队列，第一个参数为队列的优先级，这里为默认优先级 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); //params1：传入queue，有三种queue //1 main queue UI所在 //2 global queue 全局队列（工作线程） //3 自定义queue dispatch_async(queue, ^{ for (int i = 0 ; i<20; i++) { NSLog(@"A = %d",i); } }); dispatch_async(queue, ^{ for (int i = 0 ; i<20; i++) { NSLog(@"B = %d",i); } }); }
整个程序仅执行一次的方法，可以线程安全的实现单例模式，下面的方法无论调用几次，都只将打印一次runOnce。
-(void)runOnce{ static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ NSLog(@"runOnce"); }); }
延时执行的方法，在“5”的位置可以填写延时的时间，单位为秒。
-(void)delayRun{ dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{ NSLog(@"heh heh heh"); }); }
将线程加入一个组，整个组的任务执行完毕后可以执行特定的操作
-(void)groupRun{ //group dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); //add task 7s done dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ for (int i = 0; i<100; i++) { NSLog(@"a = %d",i); [NSThread sleepForTimeInterval:0.07]; } }); //add task 5s done dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ for (int i = 0; i<100; i++) { NSLog(@"b = %d",i); [NSThread sleepForTimeInterval:0.05]; } }); //add task 6s done dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ for (int i = 0; i<100; i++) { NSLog(@"c = %d",i); [NSThread sleepForTimeInterval:0.06]; } }); dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ NSLog(@"all tasks have done"); }); }
6.2线程阻塞和执行顺序的讨论
/* 在主队列开启同步任务，为什么会阻塞线程？ > 在主队列开启同步任务，因为主队列是串行队列，里面的线程是有顺序的，先执行完一个线程才执行下一个线程，而主队列始终就只有一个主线程，主线程是不会执行完毕的，因为他是无限循环的，除非关闭应用程序。因此在主线程开启一个同步任务，同步任务会想抢占执行的资源，而主线程任务一直在执行某些操作，不肯放手。两个的优先级都很高，最终导致死锁，阻塞线程了。 */ - (void)main_queue_deadlock { dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue(); NSLog(@"1111"); dispatch_async(q, ^{ NSLog(@"主队列异步 %@", [NSThread currentThread]); }); NSLog(@"2222"); // 下面会造成线程死锁 // dispatch_sync(q, ^{ // NSLog(@"主队列同步 %@", [NSThread currentThread]); // }); }
/** * 并行队列里开启同步任务是有执行顺序的，只有异步才没有顺序 */ - (void)concurrent_queue { dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@1111111", [NSThread currentThread]); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@2222222", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@333333", [NSThread currentThread]); }); }); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@444444", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@555555", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@666666", [NSThread currentThread]); }); } /** * 串行队列开启异步任务，是有顺序的 */ - (void)serial_queue { dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_async(q, ^{ NSLog(@"异步任务 %@1111111", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(q, ^{ NSLog(@"异步任务 %@22222", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(q, ^{ NSLog(@"异步任务 %@3333", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(q, ^{ NSLog(@"异步任务 %@44444", [NSThread currentThread]); }); } /** * 串行队列开启异步任务后嵌套同步任务造成死锁 */ - (void)serial_queue_deadlock2 { dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_async(q, ^{ NSLog(@"异步任务 %@", [NSThread currentThread]); // 下面开启同步造成死锁：因为串行队列中线程是有执行顺序的，需要等上面开启的异步任务执行完毕，才会执行下面开启的同步任务。而上面的异步任务还没执行完，要到下面的大括号才算执行完毕，而下面的同步任务已经在抢占资源了，就会发生死锁。 dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]); }); }); } /** * 串行队列开启同步任务后嵌套同步任务造成死锁 */ - (void)serial_queue_deadlock1 { dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]); // 下面开启同步造成死锁：因为串行队列中线程是有执行顺序的，需要等上面开启的同步任务执行完毕，才会执行下面开启的同步任务。而上面的同步任务还没执行完，要到下面的大括号才算执行完毕，而下面的同步任务已经在抢占资源了，就会发生死锁。 dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]); }); }); NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]); } /** * 串行队列开启同步任务后嵌套异步任务不造成死锁 */ - (void)serial_queue1 { dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_sync(q, ^{ NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]); // 开启异步，就会开启一个新的线程,不会阻塞线程 dispatch_async(q, ^{ NSLog(@"异步任务 %@", [NSThread currentThread]); }); }); NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]); }