iOS 多线程详细总结

欢迎访问我的博客 muhlenXi，该文章出自我的博客，欢迎转载，转载请注明来源: http://muhlenxi.com/2017/08/22/multithreading

详情简介：

本文主要是深度总结 iOS多线程 以及在实际项目中的使用场景。

iOS 多线程简介

通过本文，你可以学到以下知识：

• 1、进程、线程 是什么？
• 2、多线程实现原理
• 3、多线程在 iOS 开发中的优缺点
• 4、多线程实现技术方案一 -- pThread
• 5、多线程实现技术方案二 -- NSThread
• 6、多线程实现技术方案三 -- GCD
• 7、多线程实现技术方案四 -- NSOperation
• 8、线程池

本文中使用的 Demo 已经传到 GitHub 上了，有需要的话，可以 Star 进行收藏。 传送门

下图所示是本文 demo 以及简介：

Demo

如图：

• 蓝色区域是 pThread 相关概念的实践。
• 橙色区域是 NSThread 相关概念的实践。
• 绿色区域是 Grand Central Dispatch 相关概念的实践。
• 红色区域是 NSOperation 相关概念的实践。

项目中用到多线程的场景

• 网络请求
• 图片加载
• 文件处理
• 数据存储
• 其他任务的执行

任务执行的方式

• 串行，多个任务顺序执行。
• 并行，多个任务并发执行，也就是同时执行。

进程是什么？

进程 指的就是系统中正在运行的一个应用程序，它有新建、就绪、运行、阻塞和终止五种状态。

线程是什么？

线程 是进程中的基本执行单元，进程中的所有任务都是在线程中执行的。

多线程实现原理？

采用的是 时间片轮转调度 的方式来实现的。

多线程在 iOS 开发中的优缺点

优点：

• 简化了编程模型
• 更加的轻量级
• 提高了执行效率
• 提高了资源利用率

缺点：

• 增加了程序设计复杂性
• 占用内存空间
• 增大 CPU 调度开销

多线程实现技术方案

pThread

基于 C 语言实现的框架，不是很常用。

NSThread

对 C 语言框架进行了封装，完全是面向对象的。

对象实例初始化方式

主要有 3 种方式来实现多线程：

• 方式1：通过 alloc 方式创建 NSThread 对象
• 方式2：通过 detachNewThreadSelector 方式
• 方式3：通过 performSelectorInBackground 方式

设置实例对象的 name

其中 方式1 创建的 thread 对象，可以设置线程的 name ,用来作为线程的标识，一般有以下用途：

• 1、用于 Debug 调试。
• 2、可以根据不同的线程来执行不同的业务逻辑。

设置实例对象的 优先级

thread 对象还可以通过 setThreadPriority方法来设置不同的优先级。*

终端打印如图所示：

nsthread.png

在图中，我们不难发现：

• 红色箭头指的是 App 的进程 ID 2422
• 绿框中的指的是 主线程的 ID 120606
• 蓝色的框分别是新建的子线程，他们线程ID 依次是 120987，120988

不同线程之间的资源竞争问题

在实际项目中经常有以下场景：多个线程同时设置或读取同一个 property 的值。这样会导致资源竞争，数据不准确的问题。

在 Demo 中我们通过抢红包游戏来模拟资源竞争问题，一共有3个红包，四个人同时开抢，如下图是没有做任何处理的情况下，四个线程同时抢红包，导致红包数量出错，因为他们几乎同时修改了红包的数量。

beforeLock.png

我们可以通过 线程加锁 的方式来解决资源冲突问题。常用的有三种加锁方式，分别是

• @synchronized (self) { 在这里修改数据 }
• 通过 NSCondition 对象，修改数据前加锁，修改数据后解锁。
• 通过 NSLock 对象，修改数据前加锁，修改数据后解锁。

加锁后的数据如图所示，这次正常了，可怜的 muhlenXi 同学没抢到红包。

afterLock.png

GCD

Grand Central Dispatch 是 Apple 公司针对多核并行运算提出的一套线程机制，GCD 会自动的管理线程的生命周期，使用起来比较方便和灵活。

进程同步 和 进程异步

• 进程同步：进程中的多个任务必须一个一个来处理，前一个任务处理完毕，才会进行下一个任务。同步会阻塞当前线程。
• 进程异步：不用等待任务处理完毕，就可以执行下一个任务了。异步不会阻塞当前线程。

dispatch_get_global_queue

dispatch_get_global_queue(0, 0) 方法获取的是全局并发队列，第一个参数用于设置队列的优先级，使用场景如下：

• 异步执行不同任务

dispatch_get_main_queue

dispatch_get_main_queue() 方法获取的是 主线程队列，使用场景如下：

• 刷新 UI

注意事项

• 1、当有多个任务异步执行时，给 dispatch_get_global_queue 设置优先级，并不能准确保证每个任务的执行顺序，优先级高的线程仅仅说明在该线程执行任务的概率大些而已。

• 2、自定义一个同步线程队列(SERIAL)，然后把多个任务放入同一个线程中执行，方可保证任务的执行顺序。

dispatch_group_t

dispatch_group_t 使用场景如下：

• 在 同一个同步子线程 (即自定义 serial queue) 中，多个任务异步执行处理后，需要统一的回调通知来得知所有的任务都处理完了，然后再执行相应的业务处理。

dispatch_group_enter 和 dispatch_group_leave 使用场景：

• 在 同一个异步子线程 (即自定义 concurrent queue) 中发送多个异步数据请求，多个数据请求完成后，统一回调刷新 UI 等场景。

注意事项

dispatch_group_notify 方法中，回调回来的数据是在异步线程中执行的，需要回到主线程中刷新 UI。

dispatch_once

dispatch_once 使用场景：

• 单例，App 声明周期中只会实例化一次。
• 整个生命周期只需要执行一次的代码块。

dispatch_after

dispatch_after 使用场景：

• 延迟执行某个任务。

注意事项

当页面被 dealloc 后，如果时间到了，block 中的代码还会执行，会引起闪退问题，我们应该加以判断。

NSOperation

NSOperation 是针对 GCD 封装的一个多线程抽象基类，不能直接被使用，需要使用其子类。子类主要有以下三种使用方式：

• 使用 NSInvocationOperation ,系统封装的。
• 使用 NSBlockOperation, 系统封装的。
• 自定义 Operation,需继承于 NSOperation。

NSOperation 子对象

NSOperation 子对象有 5 种状态，分别是：

ready (就绪)、 cancelled（取消）、 executing（执行)、finished（完成） 和 asynchronous（是否并发）。

实际项目中应该根据不同状态来执行不同业务逻辑。

添加依赖

NSOperation 子对象之间可以通过 addDependency 方法来添加依赖关系，注意别导致依赖环。

比如：A 依赖于 B，表明 B 任务执行完，才会执行 A 任务。

[blockOperA addDependency:blockOperB];

注意事项：NSOperation 子对象的 start 方法使任务都会在当前线程中同步执行，会阻塞当前线程。

NSOperationQueue 是什么？

NSOperationQueue 指的是操作队列，我们可以理解为线程池，我们可以将 Operation 对象加入到线程池中，操作系统会根据资源来调度。对于 NSOperationQueue ：

• 可以通过 addOperation 方法添加对象。
• 可以通过 setMaxConcurrentOperationCount 方法来设置线程池的最大并发数。

注意事项

当我们自定义 Operation 执行异步网络请求任务时，如果此时有依赖，会导致依赖失效，因为异步请求会新开辟一个线程去执行任务，Operation 此时会认为，该任务已经完成，就会按照依赖关系去执行下一个任务。针对这种情况，解决办法就是：

第一步：在 自定义Operation 类中声明一个属性，用来表示线程是否结束；

@property (nonatomic,assign) BOOL  isOver;  //!< 线程是否结束

第二步：在 main 方法中使用 NSRunLoop 的方式使线程一直执行，直到异步网络请求任务完成后，再改变 isOver。

// 重写 main 方法执行自定义的任务
- (void)main {
    // 模拟网络请求
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        NSLog(@"执行模拟网络请求任务");
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        
        if (self.isCancelled) {
            return;
        }
        
        NSLog(@"%@",self.name);
        self.isOver = YES;
    });
    
    // 使线程一直运行
    while (!self.cancelled && !self.isOver) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
    }
}

iOS 多线程到此就完结了。

结束语

欢迎在本文下面留言一起交流心得...