iOS 多线程 GCD NSThread NSOperation
2019-02-27 本文已影响0人
那已逝的时光
本文是根据Sky109大神的导图的博客进行个人总结学习
总图
导图
1.什么是多线程？
多线程是在进程中为提高CPU、内存使用率最大化的一种方式，这种优化是通过在进程中消耗多余CPU和内存空间开辟多个线程，同时执行多个任务来实现(其实是CPU在多个线程中来回切换)。因为开辟线程是需要消耗CPU和内存的，所以线程数不宜太多，适当应用才能提高程序效率。
2.iOS中多线程有那几种
1.pthread（底层语言C，跨平台，使用不便，iOS很少使用这种）
2.NSThead （轻量级，使用简单，适用应用场景较少）
3.GCD （重量级，经常使用，适用大多应用场景，充分利用多核）
4.NSOperation （重量级，基于GCD，面向对象，使用简单方面）
3.多线程的使用
1.pthread
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
//创建线程
pthread_t thread;
/*
第一个参数pthread_t *restrict:线程对象
第二个参数const pthread_attr_t *restrict:线程属性
第三个参数void *(*)(void *) :指向函数的指针
第四个参数void *restrict:函数的参数
*/
pthread_create(&thread, NULL,run ,NULL);
}
//void *(*)(void *)
void *run(void *param)
{
for (NSInteger i =0 ; i<10000; i++) {
NSLog(@"%zd--%@-",i,[NSThread currentThread]);
}
return NULL;
}
2.NSThread
常用的方法
// 方法一：创建线程，需要自己开启线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
// 开启线程
[thread start];
// 方法二：创建线程后自动启动线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];
// 方法三：隐式创建并启动线程
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];
属性
// 获取当前线程
+ (NSThread *)currentThread;
// 创建启动线程
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;
// 判断是否是多线程
+ (BOOL)isMultiThreaded;
// 线程休眠 NSDate 休眠到什么时候
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
// 线程休眠时间
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 结束/退出当前线程
+ (void)exit;
// 获取当前线程优先级
+ (double)threadPriority;
// 设置线程优先级 默认为0.5 取值范围为0.0 - 1.0
// 1.0优先级最高
// 设置优先级
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
// 获取指定线程的优先级
- (double)threadPriority NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
- (void)setThreadPriority:(double)p NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 设置线程的名字
- (void)setName:(NSString *)n NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (NSString *)name NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 判断指定的线程是否是 主线程
- (BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 判断当前线程是否是主线程
+ (BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // reports whether current thread is main
// 获取主线程
+ (NSThread *)mainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (id)init NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // designated initializer
// 创建线程
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 指定线程是否在执行
- (BOOL)isExecuting NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 线程是否完成
- (BOOL)isFinished NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 线程是否被取消 (是否给当前线程发过取消信号)
- (BOOL)isCancelled NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 发送线程取消信号的 最终线程是否结束 由 线程本身决定
- (void)cancel NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 启动线程
- (void)start NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 线程主函数 在线程中执行的函数 都要在-main函数中调用，自定义线程中重写-main方法
- (void)main NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // thread body metho
NSThread线程图
线程图
NSThread线程状态
启动线程
- (void)start;
// 进入就绪状态 -> 运行状态。当线程任务执行完毕，自动进入死亡状态
阻塞（暂停）线程
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态
强制停止线程
+ (void)exit;
// 进入死亡状态
线程安全
多线程安全隐患原因：一块资源被多个线程访问，容易引起数据错乱，数据安全
大多是异步线程执行完成后，因为顺序没有控制好，造成访问先后时数据没有及时更新
解决办法：互斥锁（当多条线程抢夺同一块资源，一个地方只能存在一个互斥锁，会消耗大量CPU资源）
使用场景：售票系统
#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread01;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread02;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread03;
@property(nonatomic,assign)NSInteger numTicket;
//@property(nonatomic,strong)NSObject *obj;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
// 总票数为30
self.numTicket = 30;
self.thread01 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
self.thread01.name = @"售票员01";
self.thread02 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
self.thread02.name = @"售票员02";
self.thread03 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
self.thread03.name = @"售票员03";
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[self.thread01 start];
[self.thread02 start];
[self.thread03 start];
}
// 售票
-(void)saleTicket
{
while (1) {
// 创建对象
// self.obj = [[NSObject alloc]init];
// 锁对象，本身就是一个对象，所以self就可以了
// 锁定的时候，其他线程没有办法访问这段代码
@synchronized (self) {
// 模拟售票时间，我们让线程休息0.05s
[NSThread sleepForTimeInterval:0.05];
if (self.numTicket > 0) {
self.numTicket -= 1;
NSLog(@"%@卖出了一张票，还剩下%zd张票",[NSThread currentThread].name,self.numTicket);
}else{
NSLog(@"票已经卖完了");
break;
}
}
}
}
3.GCD 的使用
核心概念：任务和队列
任务：执行操作，有同步和异步
队列：存放任务，有串行和并行
使用步骤：创建任务然后添加到队列中，GCD会根据队列中取出任务：FIFO。先进先出，后进后出
队列的创建+
// 第一个参数const char *label : C语言字符串，用来标识
// 第二个参数dispatch_queue_attr_t attr : 队列的类型
// 并发队列:DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
// 串行队列:DISPATCH_QUEUE_SERIAL 或者 NULL
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);
并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
系统默认并发队列
/**
第一个参数:优先级 也可直接填后面的数字
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台
第二个参数: 预留参数 0
*/
dispatch_queue_t quque1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
获得主队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
任务的执行：队列在queue中，任务在block中
开启同步函数 同步函数：要求立刻马上开始执行
/*
第一个参数:队列
第二个参数:block,在里面封装任务
*/
dispatch_sync(queue, ^{
});
开启异步函数 异步函数 ：等主线程执行完毕之后，回过头开线程执行任务
dispatch_async(queue, ^{
});
任务：同步函数 异步函数
队列：串行 并行
异步函数+并发队列：会开启新的线程,并发执行
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});
异步函数+串行队列：会开启一条线程,任务串行执行
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});
同步函数+并发队列：不会开线程,任务串行执行
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});
同步函数+串行队列：不会开线程,任务串行执行
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});
异步函数+主队列:不会开线程,任务串行执行
使用主队列（跟主线程相关联的队列）
##主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列，放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
//1.获得主队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
//2.异步函数
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});
有意思的函数
1.栅栏函数可以控制任务执行的顺序，栅栏函数之前的执行完毕之后，执行栅栏函数，然后在执行栅栏函数之后的
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"--dispatch_barrier_async-");
});
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
[self barrier];
}
-(void)barrier
{
//1.创建队列(并发队列)
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxccqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
NSLog(@"%zd-download1--%@",i,[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_async(queue, ^{
for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
NSLog(@"%zd-download2--%@",i,[NSThread currentThread]);
}
});
//栅栏函数
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"我是一个栅栏函数");
});
dispatch_async(queue, ^{
for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
NSLog(@"%zd-download3--%@",i,[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_async(queue, ^{
for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
NSLog(@"%zd-download4--%@",i,[NSThread currentThread]);
}
});
}
延迟执行（延迟·控制在哪个线程执行）
/*
第一个参数:延迟时间
第二个参数:要执行的代码
如果想让延迟的代码在子线程中执行，也可以更改在哪个队列中执行 dispatch_get_main_queue() -> dispatch_get_global_queue(0, 0)
*/
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"---%@",[NSThread currentThread]);
});
// 2s中之后调用run方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// repeats：YES 是否重复
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
一次性代码 :单例常用
-(void)once
{
//整个程序运行过程中只会执行一次
//onceToken用来记录该部分的代码是否被执行过
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
NSLog(@"-----");
});
}
快速迭代（开多个线程并发完成迭代操作）
快速迭代：开启多条线程，并发执行，相比于for循环在耗时操作中极大的提高效率和速度
/*
第一个参数:迭代的次数
第二个参数:在哪个队列中执行
第三个参数:block要执行的任务
*/
dispatch_apply(10, queue, ^(size_t index) {
});
队列组（同栅栏函数）
// 创建队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
// 创建并行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
// 执行队列组任务
dispatch_group_async(group, queue, ^{
});
//队列组中的任务执行完毕之后，执行该函数
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
});
场景应用：不确定下载图片数量，下载完成后刷新UI
- (void)downImage
{
self.imageUrl = @[@"http://img1.3lian.com/img2011/w12/1202/19/d/88.jpg",@"http://img1.3lian.com/img2011/w12/1202/19/d/8.jpg",@"http://www.itunes123.com/uploadfile/2016/0421/20160421014340186.jpg"];
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
for (int i=0;i<self.imageUrl.count;i++)
{
NSLog(@"start -- %d",i);
此处可结合信号量来使用，使异步下载可以按照顺序返回结果，常用来上传带顺序的数据上传下载等处理
//dispatch_semaphore_t semap = dispatch_semaphore_create(0);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSString *url = self.imageUrl[i];
NSURL *urlString = [NSURL URLWithString:url];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:urlString];
if (i == 0)
{
NSLog(@"%@--下载0 -- %@",[NSThread currentThread],url);
self.oneImage1 = [UIImage imageWithData:data];
}
else if (i == 1)
{
NSLog(@"%@--下载1 -- %@",[NSThread currentThread],url);
self.oneImage2 = [UIImage imageWithData:data];
}
else
{
NSLog(@"%@--下载2 ---- %@",[NSThread currentThread],url);
self.oneImage3 = [UIImage imageWithData:data];
}
NSLog(@"完成%d。-- %@",i,[NSThread currentThread]);
dispatch_semaphore_signal(semap);
});
dispatch_semaphore_wait(semap, 30);
// dispatch_sync(queue, ^{
//
// });
}
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
NSLog(@"%@--完成",[NSThread currentThread]);
##拼画
UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 300));
//画1
[self.oneImage1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];
//画2
[self.oneImage2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];
[self.oneImage3 drawInRect:CGRectMake(0, 200, 200, 100)];
//根据图形上下文拿到图片
UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
//关闭上下文
UIGraphicsEndImageContext();
//回到主线程刷新UI
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.imageView.image = image;
NSLog(@"%@--刷新UI",[NSThread currentThread]);
});
});
NSLog(@"end ----");
}
此处可结合信号量来
4.NSOperation
NSOperation 是苹果公司对 GCD 的封装，完全面向对象，并比GCD多了一些更简单实用的功能，所以使用起来更加方便易于理解。NSOperation 和NSOperationQueue 分别对应 GCD 的 任务 和 队列。
NSOperation和NSOperationQueue实现多线程的具体步骤
1.将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
2.将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来，并将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行
4.1 NSOperation
NSOperation是个抽象类，并不具备封装操作的能力，必须使用它的子类
使用NSOperation子类的方式有3种
1.NSInvocationOperation
/*
第一个参数:目标对象
第二个参数:选择器,要调用的方法
第三个参数:方法要传递的参数
*/
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download) object:nil];
//启动操作
[op start];
2.NSBlockOperation（最常用）
//1.封装操作
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//要执行的操作，在主线程中执行
NSLog(@"1------%@",[NSThread currentThread]);
}];
//2.追加操作，追加的操作在子线程中执行，可以追加多条操作
[op addExecutionBlock:^{
NSLog(@"---download2--%@",[NSThread currentThread]);
}];
[op start];
3.自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法
-(void)main
{
// 要执行的操作
}
// 实例化一个自定义对象，并执行操作
CLOperation *op = [[CLOperation alloc]init];
[op start];
NSOperation中的两种队列
主队列：通过mainQueue获得，凡是放到主队列中的任务都将在主线程执行
非主队列：直接alloc init出来的队列。非主队列同时具备了并发和串行的功能，通过设置最大并发数属性来控制任务是并发执行还是串行执行
NSOperationQueue的作用
NSOperation可以调用start方法来执行任务，但默认是同步执行的
如果将NSOperation添加到NSOperationQueue（操作队列）中，系统会自动异步执行NSOperation中的操作
注意：将操作添加到NSOperationQueue中，就会自动启动，不需要再自己启动了,addOperation 内部调用 start方法, start方法 内部调用 main方法
注：这里使用NSBlockOperation示例，其他两种方法一样
// 1. 创建非主队列 同时具备并发和串行的功能，默认是并发队列
NSOperationQueue *queue =[[NSOperationQueue alloc]init];
//NSBlockOperation 不论封装操作还是追加操作都是异步并发执行
// 2. 封装操作
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"download1 -- %@",[NSThread currentThread]);
}];
// 3. 将封装操作加入主队列
// 也可以不获取封装操作对象 直接添加操作到队列中
//[queue addOperationWithBlock:^{
// 操作
//}];
[queue addOperation:op1];
常用方法
NSOperation的依赖 - (void)addDependency:(NSOperation *)op;
// 操作op1依赖op5，即op1必须等op5执行完毕之后才会执行
// 添加操作依赖,注意不能循环依赖，如果循环依赖会造成两个任务都不会执行
// 也可以夸队列依赖，依赖别的队列的操作
[op1 addDependency:op5];
NSOperation操作监听void (^completionBlock)(void);
// 监听操作的完成
// 当op1线程完成之后，立刻就会执行block块中的代码
// block中的代码与op1不一定在一个线程中执行，但是一定在子线程中执行
op1.completionBlock = ^{
NSLog(@"op1已经完成了---%@",[NSThread currentThread]);
};
maxConcurrentOperationCount
//1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
/*
默认是并发队列,如果最大并发数>1,并发
如果最大并发数==1,串行队列
系统的默认是最大并发数-1 ,表示不限制
设置成0则不会执行任何操作
*/
queue.maxConcurrentOperationCount = 1;
suspended
//当值为YES的时候暂停,为NO的时候是恢复
queue.suspended = YES;
-(void)cancelAllOperations
//取消所有的任务，不再执行，不可逆
[queue cancelAllOperations];
###注意：暂停和取消只能暂停或取消处于等待状态的任务，
###不能暂停或取消正在执行中的任务，必须等正在执行的任务执行完毕之后才会暂停，
###如果想要暂停或者取消正在执行的任务，
###可以在每个任务之间即每当执行完一段耗时操作之后，判断是否任务是否被取消或者暂停。
####如果想要精确的控制，则需要将判断代码放在任务之中，但是不建议这么做，频繁的判断会消耗太多时间
// 开启线程
- (void)start;
- (void)main;
// 判断线程是否被取消
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled;
// 取消当前线程
- (void)cancel;
//NSOperation任务是否在运行
@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing;
//NSOperation任务是否已结束
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished;
// 添加依赖
- (void)addDependency:(NSOperation *)op;
// 移除依赖
- (void)removeDependency:(NSOperation *)op;
// 优先级
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};
// 操作监听
@property (nullable, copy) void (^completionBlock)(void) NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 阻塞当前线程，直到该NSOperation结束。可用于线程执行顺序的同步
- (void)waitUntilFinished NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 获取线程的优先级
@property double threadPriority NS_DEPRECATED(10_6, 10_10, 4_0, 8_0);
// 线程名称
@property (nullable, copy) NSString *name NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);
NSOperationQueue
@property (readonly, copy) NSArray<__kindof NSOperation *> *operations;
// 队列中的操作数
@property (readonly) NSUInteger operationCount NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 最大并发数，同一时间最多只能执行三个操作
@property NSInteger maxConcurrentOperationCount;
// 暂停 YES:暂停 NO:继续
@property (getter=isSuspended) BOOL suspended;
// 取消所有操作
- (void)cancelAllOperations;
// 阻塞当前线程直到此队列中的所有任务执行完毕
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished;
应用场景:不确定数据顺序下载完成后再刷新UI
self.imageUrl = @[@"http://img1.3lian.com/img2011/w12/1202/19/d/88.jpg",@"http://img1.3lian.com/img2011/w12/1202/19/d/8.jpg",@"http://www.itunes123.com/uploadfile/2016/0421/20160421014340186.jpg"];
self.dataArray = [NSMutableArray array];
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
NSBlockOperation *combie = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"start3");
// 开启图形上下文
UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(375, 999));
// 绘制图片1
CGFloat y = 0.0;
for (int i=0; i<self.dataArray.count; i++)
{
UIImage *image = self.dataArray[i];
[image drawInRect:CGRectMake(0, y, 375, 333)];
y = y + 333;
}
// 获取合成图片
UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
// 关闭图形上下文
UIGraphicsEndImageContext();
// 回到主线程刷新UI
[[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
self.imageView.image = image;
}];
}];
NSBlockOperation *download1;
for (int i=0; i < self.imageUrl.count; i++)
{
NSBlockOperation *download2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"start%d %ld",i,self.dataArray.count);
NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.imageUrl[i]];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
[self.dataArray addObject:image];
}];
if (i == 0)
{
download1 = download2;
}
else
{
if (download1)
{
[download2 addDependency:download1];
download1 = download2;
}
}
[combie addDependency:download2];
[queue addOperation:download2];
}
[queue addOperation:combie];
