通过GNUstep的Foundation来尝试探索下NSOperation，NSOperationQueue
示例程序
写一个简单的程序
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
[self configurationQueue];
LDNSOperation *operation = [[LDNSOperation alloc] init];
[self.operationQueue addOperation:operation];
[NSThread sleepForTimeInterval:3];
[operation cancel];
}
-(void)configurationQueue{
self.operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
self.operationQueue.maxConcurrentOperationCount = 4;
}
LDNSOperation为NSOperation的子类，重写strat方法
-(void)start{
while (true) {
if(self.cancelled){
NSLog(@"已经取消");
return;
}
NSLog(@"start");
[NSThread sleepForTimeInterval:1];
}
}
实现的效果很简单，打印三个strat，然后结束operation。
初探
根据阅读GNU的源码，也只能是猜想，但是尝试了很多方法，没有找到可以验证的方案，但是实现原理上还是有很多相似处的。
NSOperation有三种状态，isReady, isExecuting, isFinished.
很多其他的参数也会随着NSOperationQueue的addOperation操作而变化着。
例如：
[self.operationQueue addOperation:operation];
添加一个未完成的NSOperation，其实就是将NSOperation添加到一个动态数组当中
- (void) addOperation: (NSOperation *)op
{
if (op == nil || NO == [op isKindOfClass: [NSOperation class]])
{
[NSException raise: NSInvalidArgumentException
format: @"[%@-%@] object is not an NSOperation",
NSStringFromClass([self class]), NSStringFromSelector(_cmd)];
}
[internal->lock lock];
if (NSNotFound == [internal->operations indexOfObjectIdenticalTo: op]
&& NO == [op isFinished])
{
[op addObserver: self
forKeyPath: @"isReady"
options: NSKeyValueObservingOptionNew
context: NULL];
[self willChangeValueForKey: @"operations"];
[self willChangeValueForKey: @"operationCount"];
[internal->operations addObject: op];
[self didChangeValueForKey: @"operationCount"];
[self didChangeValueForKey: @"operations"];
if (YES == [op isReady])
{
[self observeValueForKeyPath: @"isReady"
ofObject: op
change: nil
context: nil];
}
}
[internal->lock unlock];
}
internal就是一个内部类，指代的就是NSOperationQueue，这里也是一个KVO的手动通知，进行operations，与operationCount的改变通知。
这里lock是NSRecursiveLock（递归锁），原因我猜测是因为递归锁的特性是可以被同一线程多次请求，而不会引起死锁。同一线程的多次addOperation操做情况还是很多的。
每一次属性的变化，都伴随着其他属性的改变
- (void) observeValueForKeyPath: (NSString *)keyPath
ofObject: (id)object
change: (NSDictionary *)change
context: (void *)context
{
[internal->lock lock];
if (YES == [object isFinished])
{
internal->executing--;
[object removeObserver: self
forKeyPath: @"isFinished"];
[internal->lock unlock];
[self willChangeValueForKey: @"operations"];
[self willChangeValueForKey: @"operationCount"];
[internal->lock lock];
[internal->operations removeObjectIdenticalTo: object];
[internal->lock unlock];
[self didChangeValueForKey: @"operationCount"];
[self didChangeValueForKey: @"operations"];
}
else if (YES == [object isReady])
{
[object removeObserver: self
forKeyPath: @"isReady"];
[internal->waiting addObject: object];
[internal->lock unlock];
}
[self _execute];
}
其实在maxConcurrentOperationCount和suspended的setter方法里面都会调用_execute方法,以及在其他属性如operationCount、operations、值发生变化的时候都会调用它。
那么_execute究竟是什么？
整个源码都拿上来
- (void) _execute
{
NSInteger max;
[internal->lock lock];
max = [self maxConcurrentOperationCount];
if (NSOperationQueueDefaultMaxConcurrentOperationCount == max)
{
max = maxConcurrent;
}
while (NO == [self isSuspended]
&& max > internal->executing
&& [internal->waiting count] > 0)
{
NSOperation *op;
op = [internal->waiting objectAtIndex: 0];
[internal->waiting removeObjectAtIndex: 0];
[op addObserver: self
forKeyPath: @"isFinished"
options: NSKeyValueObservingOptionNew
context: NULL];
internal->executing++;
if (YES == [op isConcurrent])
{
[op start];
}
else
{
NSUInteger pending;
[internal->cond lock];
pending = [internal->starting count];
[internal->starting addObject: op];
if (0 == internal->threadCount
|| (pending > 0 && internal->threadCount
{
internal->threadCount++;
[NSThread detachNewThreadSelector: @selector(_thread)
toTarget: self
withObject: nil];
}
/* Tell the thread pool that there is an operation to start.
*/
[internal->cond unlockWithCondition: 1];
}
}
[internal->lock unlock];
}
从源码中可以看到，根据isConcurrent分为直接执行，和非直接执行，isConcurrent为YES的话可以直接执行start操作，但是如果isConcurrent为NO，那么这里使用detachNewThreadSelector来创建新的线程去执行start。
总结下来：
-
所有的线程都很忙，并且没有达到threadCount的最大值的时候会创建新的线程，这代表queue并不是一个线程，也有可能有几个
-
_execute就是一个执行队列，依次将等待队列里面的所有operation进行start。
其实对于start函数来说的话，一个NSOperation并没有新创建一条线程，依然操作在[NSThread currentThread]中，感兴趣可以去做一下测试。从源码中也是可以看出来的，
- (void) start
{
NSAutoreleasePool *pool = [NSAutoreleasePool new];
double prio = [NSThread threadPriority];
[internal->lock lock];
NS_DURING
{
if (YES == [self isConcurrent])
{
[NSException raise: NSInvalidArgumentException
format: @"[%@-%@] called on concurrent operation",
NSStringFromClass([self class]), NSStringFromSelector(_cmd)];
}
if (YES == [self isExecuting])
{
[NSException raise: NSInvalidArgumentException
format: @"[%@-%@] called on executing operation",
NSStringFromClass([self class]), NSStringFromSelector(_cmd)];
}
if (YES == [self isFinished])
{
[NSException raise: NSInvalidArgumentException
format: @"[%@-%@] called on finished operation",
NSStringFromClass([self class]), NSStringFromSelector(_cmd)];
}
if (NO == [self isReady])
{
[NSException raise: NSInvalidArgumentException
format: @"[%@-%@] called on operation which is not ready",
NSStringFromClass([self class]), NSStringFromSelector(_cmd)];
}
if (NO == internal->executing)
{
[self willChangeValueForKey: @"isExecuting"];
internal->executing = YES;
[self didChangeValueForKey: @"isExecuting"];
}
}
NS_HANDLER
{
[internal->lock unlock];
[localException raise];
}
NS_ENDHANDLER
[internal->lock unlock];
NS_DURING
{
if (NO == [self isCancelled])
{
[NSThread setThreadPriority: internal->threadPriority];
[self main];
}
}
NS_HANDLER
{
[NSThread setThreadPriority: prio];
[localException raise];
}
NS_ENDHANDLER;
[self _finish];
[pool release];
}
总结
整个过程伴随着很多属性的变化，同步这些属性，KVO在其中起着举足轻重的作用，通过源码也可以发现，NSOperationQueue对NSOperation的处理分为并发和非并发的情况。如果不想采用非并发的形式，我们可以直接自定义子类化，在NSOperationQueue中添加，并且管理就可以了，功能类似线程池的用法。
但是如果想要自定义的NSOperation是并发的仅仅是重写isExecuting、isFinished、isConcurrent、isAsynchronous 这四个方法，isAsynchronous反回YES就可以了吗？
从源码中我们可以看到，NSOperation的start依然使用的[NSThread currentThread]。所以依然需要自己创建，例如：
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(start) toTarget:self withObject:nil];
现在来思考下，也就明白了为什么NSOperationQueue要有两种处理方式了，如果NSOperation支持并发，然后NSOperationQueue在为其分配线程，那就是线程里面又跑了一条线程，这样就很尴尬了，通过isConcurrent可以避免这种现象。
通常在大多数时候我们并不会直接去使用自定义的 NSOperation ，如果操作不复杂，可以直接使用 NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation 这两个子类。
如果真的需要使用多线程，通常都会用 NSOperationQueue来处理就可以了。
这里也是仅仅简单的探索了一下，上面的源码是封装的NSThread，但是Apple的实现可能封装的不是NSThread，因为断点后并没有看到跟NSThread相关的东西，还是有很多细节需要去推敲。