iOS中多线程知识总结：进程、线程、GCD、串行队列、并行队列、全局队列、主线程队列、同步任务、异步任务等

iOS中多线程知识总结：进程、线程、GCD、串行队列、并行队列、全局队列、主线程队列、同步任务、异步任务等（有示例代码）

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进程

正在运行中的程序被称作进程，负责程序运行的内存分配;每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间。

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线程

进程中的一个对立的执行路径被称为线程，一个进程中至少包含一条线程，该线程被称为主线程。

多线程

多创建一条或者多条线程的，目的就是为了开启一条新的执行路径，运行指定的代码，与主线程中的代码实现同时运行。

优势

• 充分发挥多核处理器优势，将不同线程任务分配给不同的处理器，真正进入“并行运算”状态。
• 将耗时的任务分配到其他线程执行，由主线程负责统一更新界面会使应用程序更加流畅，用户体验更好。
• 当硬件处理器的数量增加，程序会运行更快，而程序无需做任何调整。

弊端

• 新建线程会消耗内存空间和CPU时间，线程太多会降低系统的运行性能。

误区

• 多线程技术是为了并发执行多项任务，不会提高单个算法本身的执行效率。
  

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iOS中的三种多线程技术

NSThread

• 使用NSThread对象建立一个线程非常方便。
• 但是！要使用NSThread管理多个线程非常困难，不推荐使用。
• 技巧！使用[NSThread currentThread]跟踪任务所在线程，适用于这三种技术。

NSOperation/NSOperationQueue

• 是使用GCD实现的一套Objective-C的API。
• 是面向对象的线程技术。
• 提供了一些在GCD中不容易实现的特性，如：限制最大并发数量、操作之间的依赖关系。
• 苹果官方现在建议大家使用该多线程技术，但现在仍然很多人使用GCD技术，因为GCD使用较为方便。

GCD —— Grand Central Dispatch

• Grand Central Dispatch (GCD)是Apple开发的一个多核编程的解决方法,称作大中心调度。该方法在Mac OS X 10.6雪豹中首次推出，并随后被引入到了iOS4.0中。GCD是一个替代诸如NSThread, NSOperationQueue, NSInvocationOperation等技术的很高效和强大的技术。
• 是基于C语言的底层API。
• 用Block定义任务，使用起来非常灵活便捷。
• 提供了更多的控制能力以及操作队列中所不能使用的底层函数。
  

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队列

队列是先进先出（FIFO）结构的，其主要的任务主要是负责线程的创建、回收工作，不论什么队列和什么任务都不需要程序员参与，减轻了程序员的工作。

GCD的队列

• 运行在主线程中的主队列。
• 3 个不同优先级的后台队列。
• 一个优先级更低的后台队列（用于 I/O）。

自定义队列

• 串行队列
• 并行队列。
• 自定义队列非常强大，建议在开发中使用。在自定义队列中被调度的所有Block最终都将被放入到系统的全局队列中和线程池中。
  
  从图中可以看出串行队列、并行队列都属于默认优先级的GCD队列。
  提示：不建议使用不同优先级的队列，因为如果设计不当，可能会出现优先级反转，即低优先级的操作阻塞高优先级的操作。

串行队列

队列中的任务只会顺序执行(类似跑步)，创建如下：

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create(“threadName”, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

“threadName”是队列名称，用于在调试时辅助。

并行队列

队列中的任务通常会并发执行(类似赛跑)，创建如下：

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("threadName", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

“threadName”是队列名称，用于在调试时辅助。

全局队列

是系统的，苹果为了方便多线程的设计，提供一个全局队列，供所有的APP共同使用,直接拿过来（GET）用就可以；与并行队列类似，但调试时，无法确认操作所在队列，获得方法如下：

dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 

主线程队列

每一个应用程序对应唯一一个主队列，直接GET即可；在多线程开发中，使用主队列更新UI，获得方法如下：

dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 

任务

同步任务

必须按照顺序执行的任务，利用如下代码添加一个同步任务：

dispatch_sync(<#dispatch_queue_t queue#>, <#^(void)block#>)

异步任务

执行顺序不确定，那个任务线抢占到CPU资源谁先执行，会并发执行,利用如下代码添加一个异步任务：

dispatch_async(<#dispatch_queue_t queue#>, <#^(void)block#>)

不同队列中添加不同任务运行结果的总结

串行队列＋同步任务

不会创建新的线程，所有任务会在同一线程中按顺序执行，运行如下代码：

- (void)gcdDemo1 {
// 1.创建队列
dispatch_queue_t q =
      dispatch_queue_create("kwjThread1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 2.向队列中添加任务
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_sync(q, ^{
NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);
    });
  }
  }
}

运行结果：

串行队列＋异步任务

操作需要一个子线程，会新建线程、线程的创建和回收不需要程序员参与，操作顺序执行，是“最安全的选择”，运行如下代码：

- (void)gcdDemo1 {
// 1.创建队列
dispatch_queue_t q =
      dispatch_queue_create("kwjThread1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 2.向队列中添加任务
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(q, ^{
NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);
    });
  }
}

运行结果：

并行队列＋同步任务

不会创建新的线程，所有任务会在同一线程中按顺序执行，运行如下代码：

- (void)gcdDemo2 {
// 创建队列
dispatch_queue_t q =
      dispatch_queue_create("kwjThread2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// 同步任务，不会开启新的线程，按顺序进行
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_sync(q, ^{
NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);
    });
  }
}

运行结果：

并行队列＋异步任务

操作会新建多个线程（有多少任务，就开N个线程执行）、操作无序执行；队列前如果有其他任务，会等待前面的任务完成之后再执行；场景：既不影响主线程，又不需要顺序执行的操作！运行如下代码：

- (void)gcdDemo2 {
// 创建队列
dispatch_queue_t q =
      dispatch_queue_create("kwjThread2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// 异步任务，有多少任务，就会开启N个线程
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(q, ^{
NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);
      });
    }
}

运行结果：

全局队列＋同步任务

不会创建新的线程，所有任务会在同一线程中按顺序执行，运行如下代码：

- (void)gcdDemo3{
// 取得全局队列
// 记住：在开发中永远用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 添加任务
// 同步任务
NSLog(@"%@KWJ", [NSThread currentThread]);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_sync(q, ^{
NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);
        });
    }
}

运行结果：

全局队列＋异步任务

操作会新建多个线程、操作无序执行，队列前如果有其他任务，会等待前面的任务完成之后再执行，运行如下代码：

 - (void)gcdDemo3{
// 取得全局队列
dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 添加任务

// 异步任务
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(q, ^{
NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);
        });
    }
}
@end

运行结果：

全局队列与并发队列比较

• 不需要创建，直接GET就能用
• 两个队列的执行效果相同
• 全局队列没有名称，调试时，无法确认准确队列

主队列＋同步任务

主队列中添加同步任务会发生阻塞（死锁）,运行如下代码：

- (void)gcdDemo4{
// 获得主队列
dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();
NSLog(@"%@,我是：",[NSThread currentThread]);
// 添加同步任务
dispatch_sync(q, ^{
NSLog(@"%@,KWJ",[NSThread currentThread]);
    });
NSLog(@"haha");
}

运行结果：

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。

主队列＋异步操作

异步任务在主线程上运行，同时是保持队形的，操作都应该在主线程上顺序执行的，不存在异步的概念，运行如下代码：

- (void)gcdDemo4{
// 获得主队列
dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();
NSLog(@"%@KWJ",[NSThread currentThread]);
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
dispatch_async(q, ^{
NSLog(@"%@ - %d", [NSThread currentThread], i);
        });
    }
}

运行结果：

在主队列开启异步任务，不会开启新的线程而是依然在主线程中执行代码块中的代码。为什么不会阻塞线程？

主队列开启异步任务，虽然不会开启新的线程，但是他会把异步任务降低优先级，等闲着的时候，就会在主线程上执行异步任务。

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不同队列中嵌套dispatch_sync的结果

嵌套代码

dispatch_sync(q, ^{
NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
dispatch_sync(q, ^{
NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
    });
});

在串行队列中

串行队列，嵌套上述代码会死锁，但是会执行嵌套同步操作之前的代码。

在并行队列中

并行队列，嵌套上述代码，不会死锁，都在主线程上执行。

在全局队列中

全局队列，嵌套上述代码，不会死锁，都在主线程上执行。

在主队列中

主队列，嵌套上述代码直接死锁。

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GCD小结

• 通过GCD，开发者不用再直接跟线程打交道，只需要向队列中添加代码块即可。
• GCD在后端管理着一个线程池，GCD不仅决定着代码块将在哪个线程被执行，它还根据可用的系统资源对这些线程进行管理。从而让开发者从线程管理的工作中解放出来，通过集中的管理线程，缓解大量线程被创建的问题。
• 使用GCD，开发者可以将工作考虑为一个队列，而不是一堆线程，这种并行的抽象模型更容易掌握和使用。
  

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以上即为本人最近在学习了iOS开发中多线程技术后的简单总结，其实大部分都是前人的总结，本人大部分工作都是整理，并加入一些个人的理解，还请大家有错误在下面留言指出。
大家也可以加我QQ：947124563进行交流学习。