iOS 重学之路--多线程（一）
由于前段时间，堂弟的询问，再加上自己也想重新整理一下知识结构，就梳理一下知识。一系列的文章，可能会很多，也可能会很少。
关于多线程提一句，多线程不是想象中的cpu开出了好多条线程在执行任务。多线程的并发运行,其实是指从宏观上看,各个线程轮流获得CPU的使用权,分别执行各自的任务
1.方案
在 iOS 中其实目前有 4套多线程方案，他们分别是
（1）pthread
01 特点：
（1）一套通用的多线程API
（2）适用于Unix\Linux\Windows等系统
（3）跨平台\可移植
（4）使用难度大
02 使用语言：c语言
03 使用频率：几乎不用
04 线程生命周期：由程序员进行管理
（2） NSThread
01 特点：
（1）使用更加面向对象
（2）简单易用，可直接操作线程对象
02 使用语言：OC语言
03 使用频率：偶尔使用
04 线程生命周期：由程序员进行管理
（3）GCD
01 特点：
（1）旨在替代NSThread等线程技术
（2）充分利用设备的多核(自动)
02 使用语言：OC语言
03 使用频率：经常使用
04 线程生命周期：自动管理
(4) NSOperation & NSOperationQueue
01 特点：
（1）基于GCD（底层是GCD）
（2）比GCD多了一些更简单实用的功能
（3）使用更加面向对象
02 使用语言：OC语言
03 使用频率：经常使用
04 线程生命周期：自动管理
2.pthread
这种方式只是告诉大家有这么一个东西，滥竽充数的。
这是一套在很多操作系统上都通用的多线程API，所以移植性很强（然并卵），当然在 iOS 中也是可以的。不过这是基于 c语言 的框架，使用起来倍爽！
使用这个东西，第一步你应该导入头文件：
#import <pthread.h>
然后创建线程，并执行任务
-(void)viewDidLoad{
//创建线程
pthread_t thread;
NSString *name = @"hf";
/*
第一个参数:线程对象
第二个参数:线程属性
第三个参数:void *(*)(void *) 指向函数的指针
第四个参数:函数的参数(可有可无，可以传递NULL)
*/
pthread_create(&thread, NULL, run, (__bridge void *)(name));
}
3.NSThread
这套方案是经过苹果封装后的，并且完全面向对象的。所以你可以直接操控线程对象，非常直观和方便。但是，它的生命周期还是需要我们手动管理，所以这套方案也是偶尔用用，比如[NSThread currentThread]，它可以获取当前线程类，你就可以知道当前线程的各种属性，用于调试十分方便。下面来看看它的一些用法。
（1）NSThread的基本使用
//下面的三种方式创建的线程都会放在子线程中执行
//第一种创建线程的方式：alloc init.
//特点：需要手动开启线程，可以拿到线程对象进行详细设置
//创建线程
/*
第一个参数：目标对象
第二个参数：选择器，线程启动要调用哪个方法
第三个参数：前面方法要接收的参数（最多只能接收一个参数，没有则传nil）
*/
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"我是子线程"];
//启动线程
[thread start];
//第二种创建线程的方式：分离出一条子线程
//特点：自动启动线程，无法对线程进行更详细的设置
/*
第一个参数：线程启动调用的方法
第二个参数：目标对象
第三个参数：传递给调用方法的参数
*/
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"我是子线程"];
//第三种创建线程的方式：后台线程
//特点：自动启动县城，无法进行更详细设置
[self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"我是子线程"];
（2）设置线程的属性
//设置线程的属性
//设置线程的名称
thread.name = @"线程A";
//设置线程的优先级,注意线程优先级的取值范围为0.0~1.0之间，1.0表示线程的优先级最高,如果不设置该值，那么理想状态下默认为0.5
thread.threadPriority = 1.0;
（3）线程的状态（了解）
//线程的各种状态：新建-就绪-运行-阻塞-死亡
//常用的控制线程状态的方法
[NSThread exit];//退出当前线程
[NSThread sleepForTimeInterval:2.0];//阻塞线程
[NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2.0]];//阻塞线程
//注意：线程死了不能复生
（4）线程安全
01 前提：多个线程访问同一块资源会发生数据安全问题
02 解决方案：加互斥锁
03 相关代码：@synchronized(self){}
04 专业术语-线程同步
05 原子和非原子属性（是否对setter方法加锁）
（5）线程间通信
-(void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event
{
//开启一条子线程来下载图片
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadImage) toTarget:self withObject:nil];
}
-(void)downloadImage
{
//1.确定要下载网络图片的url地址，一个url唯一对应着网络上的一个资源
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p6.qhimg.com/t01d2954e2799c461ab.jpg"];
//2.根据url地址下载图片数据到本地（二进制数据
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
//3.把下载到本地的二进制数据转换成图片
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
//4.回到主线程刷新UI
//4.1 第一种方式
// [self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
//4.2 第二种方式
// [self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
//4.3 第三种方式
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];
}
（6）如何计算代码段的执行时间
//第一种方法
NSDate *start = [NSDate date];
//2.根据url地址下载图片数据到本地（二进制数据）
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
NSDate *end = [NSDate date];
NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",[end timeIntervalSinceDate:start]);
//第二种方法
CFTimeInterval start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
CFTimeInterval end = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",end - start);
4.GCD
Grand Central Dispatch听名字就霸气。它是苹果为多核的并行运算提出的解决方案，所以会自动合理地利用更多的CPU内核（比如双核、四核），最重要的是它会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程），完全不需要我们管理，我们只需要告诉干什么就行。同时它使用的也是 c语言，不过由于使用了 Block，使得使用起来更加方便，而且灵活。所以基本上大家都使用 GCD 这套方案，老少咸宜，实在是居家旅行、杀人灭口，必备良药。不好意思，吹的有点多了。
（1）GCD基本知识
14.pic_hd.jpg
01 两个核心概念-队列和任务
任务：即操作，你想要干什么，说白了就是一段代码，在 GCD 中就是一个 Block，所以添加任务十分方便。任务有两种执行方式： 同步执行 和 异步执行，他们之间的区别是 是否会创建新的线程（是否阻塞当前线程）。
同步执行：只要是同步执行的任务，都会在当前线程执行，不会另开线程。
异步执行：只要是异步执行的任务，都会另开线程，在别的线程执行。
队列:用于存放任务。一共有两种队列， 串行队列 和 并行队列
串行队列 中的任务会根据队列的定义 FIFO 的执行，一个接一个的先进先出的进行执行
放到串行队列的任务，GCD 会 FIFO（先进先出）地取出来一个，执行一个，然后取下一个，这样一个一个的执行。
并行队列 中的任务 根据同步或异步有不同的执行方式。
放到并行队列的任务，GCD 也会 FIFO的取出来，但不同的是，它取出来一个就会放到别的线程，然后再取出来一个又放到另一个的线程。这样由于取的动作很快，忽略不计，看起来，所有的任务都是一起执行的。不过需要注意，GCD 会根据系统资源控制并行的数量，所以如果任务很多，它并不会让所有任务同时执行。
02 同步函数和异步函数
同步（sync）和异步（async） 的主要区别在于会不会阻塞当前线程，直到 Block 中的任务执行完毕！
如果是同步（sync）操作，它会阻塞当前线程并等待 Block 中的任务执行完毕，然后当前线程才会继续往下运行。
如果是异步（async）操作，当前线程会直接往下执行，它不会阻塞当前线程。
（2）GCD基本使用
01 异步函数+并发队列：开启多条线程，并发执行任务
02 异步函数+串行队列：开启一条线程，串行执行任务
03 同步函数+并发队列：不开线程，串行执行任务
04 同步函数+串行队列：不开线程，串行执行任务
05 异步函数+主队列：不开线程，在主线程中串行执行任务
06 同步函数+主队列：不开线程，串行执行任务（注意死锁发生）
07 注意同步函数和异步函数在执行顺序上面的差异
（3）GCD线程间通信
//0.获取一个全局的队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
//1.先开启一个线程，把下载图片的操作放在子线程中处理
dispatch_async(queue, ^{
//2.下载图片
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://h.hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/6a63f6246b600c3320b14bb3184c510fd8f9a185.jpg"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
NSLog(@"下载操作所在的线程--%@",[NSThread currentThread]);
//3.回到主线程刷新UI
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.imageView.image = image;
//打印查看当前线程
NSLog(@"刷新UI---%@",[NSThread currentThread]);
});
});
（4）GCD其它常用函数
01 栅栏函数（控制任务的执行顺序）
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"--dispatch_barrier_async-");
});
02 延迟执行（延迟·控制在哪个线程执行）
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
NSLog(@"---%@",[NSThread currentThread]);
});
03 一次性代码（注意不能放到懒加载）
-(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(@"-----");
});
}
04 快速迭代（开多个线程并发完成迭代操作）
dispatch_apply(subpaths.count, queue, ^(size_t index) {
});
05 队列组
//创建队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//队列组中的任务执行完毕之后，执行该函数
dispatch_group_notify(dispatch_group_t group,
dispatch_queue_t queue,
dispatch_block_t block);
06 进入和离开队列
dispatch_group_enter(group);
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
for (int i = 0; i < 200; i ++) {
NSLog(@"%s,line num = %d \n %@",__func__,i,[NSThread currentThread]);
}
dispatch_group_leave(group);
});
dispatch_group_enter(group);
for (int i = 0 ; i< 10000; i++) {
NSLog(@"%s,line num = %d \n %@",__func__,i,[NSThread currentThread]);
if (i == 9999) {
dispatch_group_leave(group);
}
}
dispatch_group_notify(group,dispatch_get_main_queue(),^{
NSLog(@"%s,line num = %d \n %@",__func__,__LINE__,@"main123");
});
（5）GCD定时器
大多数情况是我们使用定时器都是NSTimer，但是在一些情况下NSTimer误差会比较严重（这个问题会在runloop 章节说明）,这时候我们应该使用GCD定时器（GCD定时器是多线程的，不会和其他线程的runloop 起冲突）
#pragma mark ------ GCD 定时器 ---------
-(void)GCDTimer {
/** 创建队列*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
//1.创建一个GCD定时器(dispatch_source_t本质还是个OC对象)
/*
第一个参数:表明创建的是一个定时器
*/
dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
self.timer = timer;
/** 设置定时器的开始时间，间隔时间，精准度*/
/**
第1个参数:要给哪个定时器设置
第2个参数:开始时间
第3个参数:间隔时间
第4个参数:精准度 一般为0 提高程序的性能
*/
// GCD的时间参数，一般是纳秒（1秒 == 10的9次方纳秒）
// 何时开始执行第一个任务
// dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1.0 * NSEC_PER_SEC) 比当前时间晚3秒
dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3.0 * NSEC_PER_SEC));
NSLog(@"%s,line num = %d \n %@",__func__,__LINE__,@"=============分割线");
dispatch_source_set_timer(timer, start, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0);
//下面这个是时时
// dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0);
dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
NSLog(@"%s,line num = %d \n %@",__func__,__LINE__,@"GCDTimer");
});
//4.启动
dispatch_resume(timer);
}
一部分是自己的理解，一部分是学习别人的劳动成果，如果有问题，欢迎提出来，完整demo，请看这里
感谢伯恩的遗产 《关于iOS多线程，你看我就够了》
