iOS多线程之pthread

2022-01-03  本文已影响0人  兰帕德

pthread是POSIX Threads的缩写，POSIX是Protable Operating System Interface的缩写，即可移植操作系统接口。pthread的本质是可移植操作系统接口标准中有关多线程部分的实现，是一套由C语言编写的多线程接口，可用于Linux、Windows、iOS等操作系统。
使用pthread进行iOS多线程开发，相比其他方式，较为复杂，因此在实际开发中较少使用pthread进行多线程开发。

一、pthread的简单使用

使用pthread来创建一个新的线程并执行任务，示例如下：

#import "ViewController.h"
#import "pthread.h"

@interface ViewController ()

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view.

    NSLog(@"%p", pthread_self());
    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, task, @"test");
    pthread_detach(thread);
}

void *task(void *param) {
    NSLog(@"%p", pthread_self());
    NSLog(@"当前线程：%@，参数：%@", [NSThread currentThread], param);
    return NULL;
}

运行代码，控制台输出如下：

2022-01-02 14:47:58.441269+0800 MyProject[98533:2025812] 0x111c47e00
2022-01-02 14:47:58.441454+0800 MyProject[98533:2026535] 0x7000062ff000
2022-01-02 14:47:58.441644+0800 MyProject[98533:2026535] 当前线程：<NSThread: 0x6000035882c0>{number = 7, name = (null)}，参数：test

可见task函数执行的任务并不是在主线程中执行的，而是创建了一个新的线程执行任务。
pthread_self()用来获取当前线程，返回一个pthread_t类型的结构体。

二、pthread线程配置属性pthread_attr_t

pthread_create函数的第2个参数用来配置线程的属性。线程属性配置使用pthread_attr_t结构体描述，使用之前，需要进行结构体的初始化，示例如下：

pthread_attr_t attr;
pthread_attr_init(&attr);

【注意】
在使用pthread相关的接口时，要手动地进行内存管理，因此创建的数据在使用完成后要进行销毁，例如：

pthread_attr_destroy(&attr);

pthread_detach函数用来设置线程的分离状态，其中也可以通过属性对其进行设置：

// 设置线程分离状态属性
pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
int state;
// 获取线程分离状态属性
pthread_attr_getdetachstate(&attr, state);

其中，PTHREAD_CREATE_DETACHED表示设置为分离线程，与之相对的还有一个设置为非分离线程的宏定义，具体如下：

#define PTHREAD_CREATE_JOINABLE      1
#define PTHREAD_CREATE_DETACHED      2

通过线程的guardsize属性可以设置线程境界缓冲区的大小。这个数值决定线程栈末尾避免栈溢出的扩展内存大小。示例如下：

// 设置缓冲区大小
pthread_attr_setguardsize(&attr, 128);
size_t guardSize;
// 获取缓冲区大小
pthread_attr_getguardsize(&attr, &guardSize);

inheritsched属性设置线程的继承性。示例如下：

pthread_attr_setinheritsched(&attr, PTHREAD_INHERIT_SCHED);
int inheritsched;
pthread_attr_getinheritsched(&attr, &inheritsched);

与继承性相关的宏定义如下：

/*
 * Thread attributes
 */
// 新的线程继承创建线程的策略和参数
#define PTHREAD_CREATE_JOINABLE      1
// 新的线程继承策略和参数来自于策略配置参数的设置
#define PTHREAD_CREATE_DETACHED      2

schedparam用来设置线程的调度参数，其实质是设置线程的优先级，示例如下：

struct sched_param param = {1};
pthread_attr_setschedparam(&attr, &param);
struct sched_param p;
pthread_attr_getschedparam(&attr, &p);

schedpolicy设置线程的调度策略，示例如下：

pthread_attr_setschedpolicy(&attr, SCHED_FIFO);
int policy;
pthread_attr_getschedpolicy(&attr, &policy);

可设置的策略定义如下：

/*
 * POSIX scheduling policies
 */
#define SCHED_OTHER                1 // 其他
#define SCHED_FIFO                 4 // 先进先出
#define SCHED_RR                   2 // 轮转

scope属性设置线程的作用域，示例如下：

pthread_attr_setscope(&attr, PTHREAD_SCOPE_SYSTEM);
int scope;
pthread_attr_getscope(&attr, &scope);

scope属性控制线程的资源竞争方式，宏定义如下：

/* We only support PTHREAD_SCOPE_SYSTEM */
#define PTHREAD_SCOPE_SYSTEM         1
#define PTHREAD_SCOPE_PROCESS        2

从官方注释可见，目前仅支持PTHREAD_SCOPE_SYSTEM。

3、pthread常用函数
void *pointer;
pthread_join(thread, &pointer);

pthread_key_t key_t;
pthread_key_create(&key_t, NULL);
// 设置要共享的数据    
pthread_setspecific(key_t, @"Hello World");
NSString *str = (__bridge NSString *)(pthread_getspecific(key_t));
NSLog(@"%@", str);

通常在同一个线程的不同函数中使用这种方式共享数据。

pthread_mutex_t testLock;
pthread_mutex_init(&testLock, NULL); // 第2个参数为锁的属性配置参数
pthread_mutex_lock(&testLock); // 加锁
/**
 省略需要互斥执行的逻辑代码
 */
pthread_mutex_unlock(&testLock);
4、pthread线程间通信

pthread中通过发送信号的方式进行线程间的通信。信号的使用非常简单，主要借助于如下两个函数：

5、单例实现

pthread提供了专门的方法来保证某段逻辑在多线程中只被执行一次，示例如下：

pthread_once_t onceToken;
void oncefunc(void) {
    NSLog(@"once");
}

void *task(void *param) {
    NSLog(@"%p", pthread_self());
    pthread_once(&onceToken, oncefunc());
    return NULL;
}

pthread_once(pthread_once_t * _Nonnull, void (* _Nonnull)(void))函数调用本身保证了执行的互斥性，不同线程调用多次，也只会执行一次。

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