iOS学习——(转)多线程

时间:2023-11-09 20:28:26

转载自:iOS多线程全套:线程生命周期,多线程的四种解决方案,线程安全问题,GCD的使用,NSOperation的使用

一、多线程的基本概念

  • 进程:可以理解成一个运行中的应用程序,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础,主要管理资源。

  • 线程:是进程的基本执行单元,一个进程对应多个线程。

  • 主线程:处理UI,所有更新UI的操作都必须在主线程上执行。不要把耗时操作放在主线程,会卡界面。

  • 多线程:在同一时刻,一个CPU只能处理1条线程,但CPU可以在多条线程之间快速的切换,只要切换的足够快,就造成了多线程一同执行的假象。

  • 线程就像火车的一节车厢,进程则是火车。车厢(线程)离开火车(进程)是无法跑动的,而火车(进程)至少有一节车厢(主线程)。多线程可以看做多个车厢,它的出现是为了提高效率。

  • 多线程是通过提高资源使用率来提高系统总体的效率。

  • 我们运用多线程的目的是:将耗时的操作放在后台执行!

二、线程的状态与生命周期

  下图是线程状态示意图,从图中可以看出线程的生命周期是:新建 - 就绪 - 运行 - 阻塞 - 死亡。

iOS学习——(转)多线程

  下面分别阐述线程生命周期中的每一步

  • 新建:实例化线程对象

  • 就绪:向线程对象发送start消息,线程对象被加入可调度线程池等待CPU调度。

  • 运行:CPU 负责调度可调度线程池中线程的执行。线程执行完成之前,状态可能会在就绪和运行之间来回切换。就绪和运行之间的状态变化由CPU负责,程序员不能干预。

  • 阻塞:当满足某个预定条件时,可以使用休眠或锁,阻塞线程执行。sleepForTimeInterval(休眠指定时长),sleepUntilDate(休眠到指定日期),@synchronized(self):(互斥锁)。

  • 死亡:正常死亡,线程执行完毕。非正常死亡,当满足某个条件后,在线程内部中止执行/在主线程中止线程对象

  • 还有线程的exit和cancel

    • [NSThread exit]:一旦强行终止线程,后续的所有代码都不会被执行。

    • [thread cancel]取消:并不会直接取消线程,只是给线程对象添加 isCancelled 标记。

三、多线程的四种解决方案

  多线程的四种解决方案分别是:pthread,NSThread,GCD, NSOperation。下图是对这四种方案进行了解读和对比。

iOS学习——(转)多线程

四、pThread的基本使用

//使用pthread创建线程
pthread_t thread;
NSString *name = @"wendingding";
//使用pthread创建线程
//第一个参数:线程对象地址
//第二个参数:线程属性
//第三个参数:指向函数的执行
//第四个参数:传递给该函数的参数
pthread_create(&thread, NULL, run, (__bridge void *)(name));

五、NSThread的使用

No.1:NSThread创建线程

  NSThread有三种创建方式:

  • init方式

  • detachNewThreadSelector创建好之后自动启动

  • performSelectorInBackground创建好之后也是直接启动

/** 方法一,需要start */
NSThread *thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(doSomething1:) object:@"NSThread1"];
// 线程加入线程池等待CPU调度,时间很快,几乎是立刻执行
[thread1 start]; /** 方法二,创建好之后自动启动 */
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(doSomething2:) toTarget:self withObject:@"NSThread2"]; /** 方法三,隐式创建,直接启动 */
[self performSelectorInBackground:@selector(doSomething3:) withObject:@"NSThread3"]; - (void)doSomething1:(NSObject *)object {
// 传递过来的参数
NSLog(@"%@",object);
NSLog(@"doSomething1:%@",[NSThread currentThread]);
} - (void)doSomething2:(NSObject *)object {
NSLog(@"%@",object);
NSLog(@"doSomething2:%@",[NSThread currentThread]);
} - (void)doSomething3:(NSObject *)object {
NSLog(@"%@",object);
NSLog(@"doSomething3:%@",[NSThread currentThread]);
}

No.2:NSThread的类方法

  • 返回当前线程

  • 阻塞休眠

  • 类方法补充

// 当前线程
[NSThread currentThread];
NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]); // 如果number=1,则表示在主线程,否则是子线程
打印结果:{number = , name = main} //休眠多久
[NSThread sleepForTimeInterval:];
//休眠到指定时间
[NSThread sleepUntilDate:[NSDate date]]; //退出线程
[NSThread exit];
//判断当前线程是否为主线程
[NSThread isMainThread];
//判断当前线程是否是多线程
[NSThread isMultiThreaded];
//主线程的对象

No.3:NSThread的一些属性

//线程是否在执行
thread.isExecuting;
//线程是否被取消
thread.isCancelled;
//线程是否完成
thread.isFinished;
//是否是主线程
thread.isMainThread;
//线程的优先级,取值范围0.0到1.0,默认优先级0.5,1.0表示最高优先级,优先级高,CPU调度的频率高
thread.threadPriority;

六、GCD的理解与使用

No.1:GCD的特点

  • GCD会自动利用更多的CPU内核

  • GCD自动管理线程的生命周期(创建线程,调度任务,销毁线程等)

  • 程序员只需要告诉 GCD 想要如何执行什么任务,不需要编写任何线程管理代码

No.2:GCD的基本概念

  • 任务(block):任务就是将要在线程中执行的代码,将这段代码用block封装好,然后将这个任务添加到指定的执行方式(同步执行和异步执行),等待CPU从队列中取出任务放到对应的线程中执行。

  • 同步(sync):一个接着一个,前一个没有执行完,后面不能执行,不开线程

  • 异步(async):开启多个新线程,任务同一时间可以一起执行。异步是多线程的代名词

  • 队列:装载线程任务的队形结构。(系统以先进先出的方式调度队列中的任务执行)。在GCD中有两种队列:串行队列和并发队列。

  • 并发队列:线程可以同时一起进行执行。实际上是CPU在多条线程之间快速的切换。(并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效)

  • 串行队列:线程只能依次有序的执行。

  • GCD总结:将任务(要在线程中执行的操作block)添加到队列(自己创建或使用全局并发队列),并且指定执行任务的方式(异步dispatch_async,同步dispatch_sync)

No.3:队列的创建方法

  • 使用dispatch_queue_create来创建队列对象,传入两个参数,第一个参数表示队列的唯一标识符,可为空。第二个参数用来表示串行队列(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)或并发队列(DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)。

    // 串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    // 并发队列
    dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  • GCD的队列还有另外两种:

  1. 主队列:主队列负责在主线程上调度任务,如果在主线程上已经有任务正在执行,主队列会等到主线程空闲后再调度任务。通常是返回主线程更新UI的时候使用。dispatch_get_main_queue()
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(, ), ^{
    // 耗时操作放在这里 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 回到主线程进行UI操作 });
    });
  2. 全局并发队列:全局并发队列是就是一个并发队列,是为了让我们更方便的使用多线程。dispatch_get_global_queue(0, 0)
    //全局并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, );
    //全局并发队列的优先级
    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高优先级
    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认(中)优先级
    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低优先级
    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台优先级
    //iOS8开始使用服务质量,现在获取全局并发队列时,可以直接传0
    dispatch_get_global_queue(, );

No.4:同步/异步/任务、创建方式

  • 同步(sync)使用dispatch_sync来表示。
  • 异步(async)使用dispatch_async。
  • 任务就是将要在线程中执行的代码,将这段代码用block封装好。

代码如下:

// 同步执行任务
dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(, ), ^{
// 任务放在这个block里
NSLog(@"我是同步执行的任务"); });
// 异步执行任务
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(, ), ^{
// 任务放在这个block里
NSLog(@"我是异步执行的任务"); });

No.5:GCD的使用

  由于有多种队列(串行/并发/主队列)和两种执行方式(同步/异步),所以他们之间可以有多种组合方式。

  1. 串行同步

  2. 串行异步

  3. 并发同步

  4. 并发异步

  5. 主队列同步

  6. 主队列异步

  • 串行同步:执行完一个任务,再执行下一个任务。不开启新线程。

    /** 串行同步 */
    - (void)syncSerial { NSLog(@"\n\n**************串行同步***************\n\n");
    // 串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    // 同步执行
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"串行同步1 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"串行同步2 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"串行同步3 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    } //输出结果为顺序执行,都在主线程:
    串行同步1 {number = , name = main}
    串行同步1 {number = , name = main}
    串行同步1 {number = , name = main}
    串行同步2 {number = , name = main}
    串行同步2 {number = , name = main}
    串行同步2 {number = , name = main}
    串行同步3 {number = , name = main}
    串行同步3 {number = , name = main}
    串行同步3 {number = , name = main}
  • 串行异步:开启新线程,但因为任务是串行的,所以还是按顺序执行任务。

    /** 串行异步 */
    - (void)asyncSerial { NSLog(@"\n\n**************串行异步***************\n\n"); // 串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // 异步执行
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"串行异步1 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"串行异步2 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"串行异步3 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    } //输出结果为顺序执行,有不同线程:
    串行异步1 {number = , name = (null)}
    串行异步1 {number = , name = (null)}
    串行异步1 {number = , name = (null)}
    串行异步2 {number = , name = (null)}
    串行异步2 {number = , name = (null)}
    串行异步2 {number = , name = (null)}
    串行异步3 {number = , name = (null)}
    串行异步3 {number = , name = (null)}
    串行异步3 {number = , name = (null)}
  • 并发同步:因为是同步的,所以执行完一个任务,再执行下一个任务。不会开启新线程。

    /** 并发同步 */
    - (void)syncConcurrent {
    NSLog(@"\n\n**************并发同步***************\n\n");
    // 并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    // 同步执行
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"并发同步1 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"并发同步2 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"并发同步3 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    } //输出结果为顺序执行,都在主线程
    并发同步1 {number = , name = main}
    并发同步1 {number = , name = main}
    并发同步1 {number = , name = main}
    并发同步2 {number = , name = main}
    并发同步2 {number = , name = main}
    并发同步2 {number = , name = main}
    并发同步3 {number = , name = main}
    并发同步3 {number = , name = main}
    并发同步3 {number = , name = main}
  • 并发异步:任务交替执行,开启多线程。

    /** 并发异步 */
    - (void)asyncConcurrent { NSLog(@"\n\n**************并发异步***************\n\n");
    // 并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    // 异步执行
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"并发异步1 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"并发异步2 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"并发异步3 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    } //输出结果为无序执行,有多条线程
    并发异步1 {number = , name = (null)}
    并发异步2 {number = , name = (null)}
    并发异步3 {number = , name = (null)}
    并发异步1 {number = , name = (null)}
    并发异步2 {number = , name = (null)}
    并发异步3 {number = , name = (null)}
    并发异步1 {number = , name = (null)}
    并发异步2 {number = , name = (null)}
    并发异步3 {number = , name = (null)}
  • 主队列同步如果在主线程中运用这种方式,则会发生死锁,程序崩溃

    主队列同步造成死锁的原因:

    1. 如果在主线程中运用主队列同步,也就是把任务放到了主线程的队列中。

    2. 而同步对于任务是立刻执行的,那么当把第一个任务放进主队列时,它就会立马执行。

    3. 可是主线程现在正在处理syncMain方法,任务需要等syncMain执行完才能执行。

    4. syncMain执行到第一个任务的时候,又要等第一个任务执行完才能往下执行第二个和第三个任务。

    5. 这样syncMain方法和第一个任务就开始了互相等待,形成了死锁。

    /** 主队列同步 */
    - (void)syncMain { NSLog(@"\n\n**************主队列同步,放到主线程会死锁***************\n\n");
    // 主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    //同步执行
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"主队列同步1 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"主队列同步2 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"主队列同步3 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    }
  • 主队列异步:在主线程中任务按顺序执行

    /** 主队列异步 */
    - (void)asyncMain { NSLog(@"\n\n**************主队列异步***************\n\n");
    // 主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue(); dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"主队列异步1 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"主队列异步2 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"主队列异步3 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    } //输出结果为在主线程中按顺序执行
    主队列异步1 {number = , name = main}
    主队列异步1 {number = , name = main}
    主队列异步1 {number = , name = main}
    主队列异步2 {number = , name = main}
    主队列异步2 {number = , name = main}
    主队列异步2 {number = , name = main}
    主队列异步3 {number = , name = main}
    主队列异步3 {number = , name = main}
    主队列异步3 {number = , name = main}
  • GCD线程之间的通讯:开发中需要在主线程上进行UI的相关操作,通常会把一些耗时的操作放在其他线程,比如说图片文件下载等耗时操作。当完成了耗时操作之后,需要回到主线程进行UI的处理,这里就用到了线程之间的通讯。下面的代码是在新开的线程中进行图片的下载,下载完成之后回到主线程显示图片。

    - (IBAction)communicationBetweenThread:(id)sender {
    // 异步
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(, ), ^{
    // 耗时操作放在这里,例如下载图片。(运用线程休眠两秒来模拟耗时操作)
    [NSThread sleepForTimeInterval:];
    NSString *picURLStr = @"http://www.bangmangxuan.net/uploads/allimg/160320/74-160320130500.jpg";
    NSURL *picURL = [NSURL URLWithString:picURLStr];
    NSData *picData = [NSData dataWithContentsOfURL:picURL];
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:picData];
    // 回到主线程处理UI
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 在主线程上添加图片
    self.imageView.image = image;
    });
    });
    }
  • GCD栅栏:当任务需要异步进行,但是这些任务需要分成两组来执行,第一组完成之后才能进行第二组的操作。这时候就用了到GCD的栅栏方法dispatch_barrier_async。

    - (IBAction)barrierGCD:(id)sender {
    
        // 并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    // 异步执行
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"栅栏:并发异步1 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"栅栏:并发异步2 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    }); dispatch_barrier_async(queue, ^{
    NSLog(@"------------barrier------------%@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@"******* 并发异步执行,但是34一定在12后面 *********");
    }); dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"栅栏:并发异步3 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"栅栏:并发异步4 %@",[NSThread currentThread]);
    }
    });
    } //上面代码的打印结果如下,开启了多条线程,所有任务都是并发异步进行。但是第一组完成之后,才会进行第二组的操作。
    栅栏:并发异步1 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步2 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步1 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步2 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步1 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步2 {number = , name = (null)}
    ------------barrier------------{number = , name = (null)}
    ******* 并发异步执行,但是34一定在12后面 *********
    栅栏:并发异步4 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步3 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步4 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步3 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步4 {number = , name = (null)}
    栅栏:并发异步3 {number = , name = (null)}
  • GCD延时执行:当需要等待一会再执行一段代码时,就可以用到这个方法了:dispatch_after。

    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 5秒后异步执行
    NSLog(@"我已经等待了5秒!");
    });
    GCD实现代码只执行一次
    使用dispatch_once能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次。可以用来设计单例。
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
    NSLog(@"程序运行过程中我只执行了一次!");
    }); 
  • GCD快速迭代:GCD有一个快速迭代的方法dispatch_apply,dispatch_apply函数是dispatch_sync函数和Dispatch Group的关联API,该函数按指定的次数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等到全部的处理执行结束。

    /*!
    * @brief dispatch_apply的用法
    */
    - (void)dispatchApplyTest1 {
    //生成全局队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, ); /*! dispatch_apply函数说明
    *
    * @brief dispatch_apply函数是dispatch_sync函数和Dispatch Group的关联API
    * 该函数按指定的次数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等到全部的处理执行结束
    *
    * @param 10 指定重复次数 指定10次
    * @param queue 追加对象的Dispatch Queue
    * @param index 带有参数的Block, index的作用是为了按执行的顺序区分各个Block
    *
    */
    dispatch_apply(, queue, ^(size_t index) {
    NSLog(@"%zu", index);
    });
    NSLog(@"done"); /*!
    * @brief 输出结果
    *
    2016-02-25 19:24:39.102 dispatch_apply测试[2985:165004] 0
    2016-02-25 19:24:39.102 dispatch_apply测试[2985:165086] 1
    2016-02-25 19:24:39.104 dispatch_apply测试[2985:165004] 4
    2016-02-25 19:24:39.104 dispatch_apply测试[2985:165004] 5
    2016-02-25 19:24:39.104 dispatch_apply测试[2985:165004] 6
    2016-02-25 19:24:39.103 dispatch_apply测试[2985:165088] 3
    2016-02-25 19:24:39.104 dispatch_apply测试[2985:165004] 7
    2016-02-25 19:24:39.105 dispatch_apply测试[2985:165004] 8
    2016-02-25 19:24:39.105 dispatch_apply测试[2985:165004] 9
    2016-02-25 19:24:39.102 dispatch_apply测试[2985:165087] 2
    2016-02-25 19:24:39.105 dispatch_apply测试[2985:165004] done
    * !!!因为在Global Dispatch Queue中执行,所以各个处理的执行时间不定
    但done一定会输出在最后的位置,因为dispatch_apply函数会等待所以的处理结束
    */
    }
  • GCD 控制线程数量:GCD 不像 NSOperation 那样有直接提供线程数量控制方法,但是通过 GCD 的 semaphore 功能一样可以达到控制线程数量的效果。

    1. dispatch_semaphore_create(long value); 利用给定的输出时创建一个新的可计数的信号量

    2. dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout); 如果信号量大于 0 ,信号量减 1 ,执行程序。否则等待信号量

    3. dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema); 增加信号量

      // 控制线程数量
      - (void)runMaxThreadCountWithGCD
      {
      dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("concurrentRunMaxThreadCountWithGCD", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
      dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("serialRunMaxThreadCountWithGCD", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
      // 创建一个semaphore,并设置最大信号量,最大信号量表示最大线程数量
      dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create();
      // 使用循环往串行队列 serialQueue 增加 10 个任务
      for (int i = ; i < ; i++) {
      dispatch_async(serialQueue, ^{
      // 只有当信号量大于 0 的时候,线程将信号量减 1,程序向下执行
      // 否则线程会阻塞并且一直等待,直到信号量大于 0
      dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
      dispatch_async(concurrentQueue, ^{
      NSLog(@"%@ 执行任务一次 i = %d",[NSThread currentThread],i);
      // 当线程任务执行完成之后,发送一个信号,增加信号量。
      dispatch_semaphore_signal(semaphore);
      });
      });
      }
      NSLog(@"%@ 执行任务结束",[NSThread currentThread]);
      } //执行结果如下,只有 number 3 和 number 4 这 2 个线程在执行
      <nsthread: 0x60c00007c600>{number = , name = main} 执行任务结束
      <nsthread: 0x60c00027a340>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x608000263a00>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x60c00027a340>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x608000263a00>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x60c00027a340>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x608000263a00>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x60c00027a340>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x608000263a00>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x60c00027a340>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
      <nsthread: 0x608000263a00>{number = , name = (null)} 执行任务一次 i =
  • GCD队列组:异步执行几个耗时操作,当这几个操作都完成之后再回到主线程进行操作,就可以用到队列组了。GCD 的 dispatch_group_t 功能可以将多个任务分组,等待分组里面的所有任务执行完成之后,GCD 的 dispatch_group_notify 方法可以通知。通常会配合一些常见的场景来考察,比如同时上传 10 张图片,全部上传完成后通知用户。

    // 任务分组
    - (void)runGroupWithGCD
    {
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("runGroupWithGCD", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    for (int i = ; i < ; i++) {
    dispatch_group_async(group, concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"%@ 执行任务一次",[NSThread currentThread]);
    });
    }
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"%@ 执行任务结束",[NSThread currentThread]);
    });
    } //将所有的任务都加入 group ,等待所有的任务执行完成后,dispatch_group_notify 会被调用。
    <nsthread: 0x608000265180>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x604000079a40>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x60c000268780>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x60c000267dc0>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000265080>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x600000265480>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x60c00007f9c0>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000264f40>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x604000079a40>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000265180>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x60000006d180>{number = , name = main} 执行任务结束

队列组有下面几个特点:

    1. 所有的任务会并发的执行(不按序)。

    2. 所有的异步函数都添加到队列中,然后再纳入队列组的监听范围。

    3. 使用dispatch_group_notify函数,来监听上面的任务是否完成,如果完成, 就会调用这个方法。

  • GCD 任务分组和线程数量控制:利用 GCD 的 dispatch_group_t 和 semaphore 功能,我们可以做到控制线程数量,并且在所有任务执行完成之后得到通知。
    // 任务分组 + 线程数量控制
    - (void)runMaxCountInGroupWithGCD
    {
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("runGroupWithGCD", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create();
    for (int i = ; i < ; i++) {
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    dispatch_group_async(group, concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"%@ 执行任务一次",[NSThread currentThread]);
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    } dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"%@ 执行任务结束",[NSThread currentThread]);
    });
    } //执行之后,我们可以看到既控制了线程数量,也在执行任务完成之后得到了通知。
    <nsthread: 0x604000269b40>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000264780>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x604000269b40>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000264780>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000264780>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000264780>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x604000269b40>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x608000264780>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x604000269b40>{number = , name = (null)} 执行任务一次
    <nsthread: 0x60400007aa40>{number = , name = main} 执行任务结束

No.6:GCD使用总结

  • 01 异步函数+并发队列:开启多条线程,并发执行任务
  • 02 异步函数+串行队列:开启一条线程,串行执行任务
  • 03 同步函数+并发队列:不开线程,串行执行任务
  • 04 同步函数+串行队列:不开线程,串行执行任务
  • 05 异步函数+主队列:不开线程,在主线程中串行执行任务
  • 06 同步函数+主队列:不开线程,串行执行任务(注意死锁发生)
  • 07 注意同步函数和异步函数在执行顺序上面的差异

七、NSOperation的理解与使用

No.1:NSOperation简介

  NSOperation是基于GCD之上的更高一层封装,NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程。NSOperation实现多线程的步骤如下:

1. 创建任务:先将需要执行的操作封装到NSOperation对象中。
2. 创建队列:创建NSOperationQueue。
3. 将任务加入到队列中:将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中。

需要注意的是,NSOperation是个抽象类,实际运用时中需要使用它的子类,有三种方式:

  1. 使用子类NSInvocationOperation

  2. 使用子类NSBlockOperation

  3. 定义继承自NSOperation的子类,通过实现内部相应的方法来封装任务。

No.2:NSOperation的三种创建方式

  • NSInvocationOperation的使用:创建NSInvocationOperation对象并关联方法,之后start。

    - (void)testNSInvocationOperation {
    // 创建NSInvocationOperation
    NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(invocationOperation) object:nil];
    // 开始执行操作
    [invocationOperation start];
    } - (void)invocationOperation {
    NSLog(@"NSInvocationOperation包含的任务,没有加入队列========%@", [NSThread currentThread]);
    } //打印结果如下,得到结论:程序在主线程执行,没有开启新线程。这是因为NSOperation多线程的使用需要配合队列NSOperationQueue,后面会讲到NSOperationQueue的使用。
    NSInvocationOperation包含的任务,没有加入队列========{number = , name = main} 
  • NSBlockOperation的使用:把任务放到NSBlockOperation的block中,然后start。

    - (void)testNSBlockOperation {
    // 把任务放到block中
    NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"NSBlockOperation包含的任务,没有加入队列========%@", [NSThread currentThread]);
    }]; [blockOperation start];
    } //执行结果如下,可以看出:主线程执行,没有开启新线程。同样的,NSBlockOperation可以配合队列NSOperationQueue来实现多线程。
    NSBlockOperation包含的任务,没有加入队列========{number = , name = main}

但是NSBlockOperation有一个方法addExecutionBlock:,通过这个方法可以让NSBlockOperation实现多线程。

- (void)testNSBlockOperationExecution {
NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock主任务========%@", [NSThread currentThread]);
}]; [blockOperation addExecutionBlock:^{
NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock方法添加任务1========%@", [NSThread currentThread]);
}];
[blockOperation addExecutionBlock:^{
NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock方法添加任务2========%@", [NSThread currentThread]);
}];
[blockOperation addExecutionBlock:^{
NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock方法添加任务3========%@", [NSThread currentThread]);
}];
[blockOperation start];
} //执行结果如下,可以看出,NSBlockOperation创建时block中的任务是在主线程执行,而运用addExecutionBlock加入的任务是在子线程执行的
NSBlockOperation运用addExecutionBlock========{number = , name = main}
addExecutionBlock方法添加任务1========{number = , name = (null)}
addExecutionBlock方法添加任务3========{number = , name = (null)}
addExecutionBlock方法添加任务2========{number = , name = (null)}
  • 运用继承自NSOperation的子类:首先我们定义一个继承自NSOperation的类,然后重写它的main方法,之后就可以使用这个子类来进行相关的操作了。

    /*******************"WHOperation.h"*************************/
    
    #import @interface WHOperation : NSOperation
    
    @end
    /*******************"WHOperation.m"*************************/ #import "WHOperation.h" @implementation WHOperation - (void)main {
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"NSOperation的子类WHOperation======%@",[NSThread currentThread]);
    }
    } @end /*****************回到主控制器使用WHOperation**********************/
    - (void)testWHOperation {
    WHOperation *operation = [[WHOperation alloc] init];
    [operation start];
    } //输出结果
    SOperation的子类WHOperation======{number = , name = main}
    NSOperation的子类WHOperation======{number = , name = main}
    NSOperation的子类WHOperation======{number = , name = main}

    所以,NSOperation是需要配合队列NSOperationQueue来实现多线程的。下面就来说一下队列NSOperationQueue。

No.3:队列NSOperationQueue

  NSOperationQueue只有两种队列:主队列、其他队列。其他队列包含了串行和并发。

  1. 主队列的创建如下,主队列上的任务是在主线程执行的。
    NSOperationQueue *mainQueue = [NSOperationQueue mainQueue];
  2. 其他队列(非主队列)的创建如下,加入到‘非队列’中的任务默认就是并发,开启多线程。
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

注意

  1. 非主队列(其他队列)可以实现串行或并行

  2. 队列NSOperationQueue有一个参数叫做最大并发数:maxConcurrentOperationCount。

  3. maxConcurrentOperationCount默认为-1,直接并发执行,所以加入到‘非队列’中的任务默认就是并发,开启多线程。

  4. 当maxConcurrentOperationCount为1时,则表示不开线程,也就是串行。

  5. 当maxConcurrentOperationCount大于1时,进行并发执行。

  6. 系统对最大并发数有一个限制,所以即使程序员把maxConcurrentOperationCount设置的很大,系统也会自动调整。所以把最大并发数设置的很大是没有意义的。

No.4:NSOperation + NSOperationQueue

  把任务加入队列,这才是NSOperation的常规使用方式。

  • addOperation添加任务到队列:先创建好任务,然后运用- (void)addOperation:(NSOperation *)op 方法来吧任务添加到队列中。

    - (void)testOperationQueue {
    // 创建队列,默认并发
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 创建操作,NSInvocationOperation
    NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(invocationOperationAddOperation) object:nil];
    // 创建操作,NSBlockOperation
    NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"addOperation把任务添加到队列======%@", [NSThread currentThread]);
    }
    }]; [queue addOperation:invocationOperation];
    [queue addOperation:blockOperation];
    } - (void)invocationOperationAddOperation {
    NSLog(@"invocationOperation===aaddOperation把任务添加到队列====%@", [NSThread currentThread]);
    } //运行结果如下,可以看出,任务都是在子线程执行的,开启了新线程!
    invocationOperation===addOperation把任务添加到队列===={number = , name = (null)}
    addOperation把任务添加到队列======{number = , name = (null)}
    addOperation把任务添加到队列======{number = , name = (null)}
    addOperation把任务添加到队列======{number = , name = (null)}
  • addOperationWithBlock添加任务到队列:这是一个更方便的把任务添加到队列的方法,直接把任务写在block中,添加到任务中。

    - (void)testAddOperationWithBlock {
    // 创建队列,默认并发
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 添加操作到队列
    [queue addOperationWithBlock:^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列======%@", [NSThread currentThread]);
    }
    }];
    } //运行结果如下,任务确实是在子线程中执行。
    addOperationWithBlock把任务添加到队列======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列======{number = , name = (null)}
  • 运用最大并发数实现串行:上面已经说过,可以运用队列的属性maxConcurrentOperationCount(最大并发数)来实现串行,值需要把它设置为1就可以了,下面我们通过代码验证一下。

    - (void)testMaxConcurrentOperationCount {
    // 创建队列,默认并发
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 最大并发数为1,串行
    queue.maxConcurrentOperationCount = ;
    // 最大并发数为2,并发
    // queue.maxConcurrentOperationCount = 2;
    // 添加操作到队列
    [queue addOperationWithBlock:^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列1======%@", [NSThread currentThread]);
    }
    }];
    // 添加操作到队列
    [queue addOperationWithBlock:^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列2======%@", [NSThread currentThread]);
    }
    }];
    // 添加操作到队列
    [queue addOperationWithBlock:^{
    for (int i = ; i < ; i++) {
    NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列3======%@", [NSThread currentThread]);
    }
    }];
    } //运行结果如下,当最大并发数为1的时候,虽然开启了线程,但是任务是顺序执行的,所以实现了串行。
    //你可以尝试把上面的最大并发数变为2,会发现任务就变成了并发执行。
    addOperationWithBlock把任务添加到队列1======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列1======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列1======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列2======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列2======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列2======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列3======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列3======{number = , name = (null)}
    addOperationWithBlock把任务添加到队列3======{number = , name = (null)}

No.5:NSOperation的其他操作

  • 取消队列NSOperationQueue的所有操作,NSOperationQueue对象方法,该方法的底层是调用队列中的每个操作的cancel方法,将所有操作取消

    //取消队列里面的所有操作
    //取消之后,当前正在执行的操作的下一个操作将不再执行,而且永远都不在执行,就像后面的所有任务都从队列里面移除了一样
    //取消操作是不可以恢复
    [self.queue cancelAllOperations]; 
  • 取消NSOperation的某个操作,NSOperation对象方法

    - (void)cancel
  • 使队列暂停或继续

    //设置暂停和恢复
    //suspended设置为YES表示暂停,suspended设置为NO表示恢复
    //暂停表示不继续执行队列中的下一个任务,暂停操作是可以恢复的
    if (self.queue.isSuspended) {
    self.queue.suspended = NO;
    }else{
    self.queue.suspended = YES;
    }
  • 判断队列是否暂停

    - (BOOL)isSuspended

暂停和取消不是立刻取消当前操作,而是等当前的操作执行完之后不再进行新的操作

No.6:NSOperation的操作依赖

  NSOperation有一个非常好用的方法,就是操作依赖。可以从字面意思理解:某一个操作(operation2)依赖于另一个操作(operation1),只有当operation1执行完毕,才能执行operation2,这时,就是操作依赖大显身手的时候了。

- (void)testAddDependency {

    // 并发队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init]; // 操作1
NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = ; i < ; i++) {
NSLog(@"operation1======%@", [NSThread currentThread]);
}
}]; // 操作2
NSBlockOperation *operation2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"****operation2依赖于operation1,只有当operation1执行完毕,operation2才会执行****");
for (int i = ; i < ; i++) {
NSLog(@"operation2======%@", [NSThread currentThread]);
}
}]; // 使操作2依赖于操作1
[operation2 addDependency:operation1];
// 把操作加入队列
[queue addOperation:operation1];
[queue addOperation:operation2];
} //运行结果如下,操作2总是在操作1之后执行,成功验证了上面的说法。
operation1======{number = , name = (null)}
operation1======{number = , name = (null)}
operation1======{number = , name = (null)}
****operation2依赖于operation1,只有当operation1执行完毕,operation2才会执行****
operation2======{number = , name = (null)}
operation2======{number = , name = (null)}
operation2======{number = , name = (null)}

后记