面试题

GCD和NSOperation

2018-03-25  本文已影响0人  开发者zhang

Cocoa 并发编程

iOS 中的多线程，是 Cocoa 框架下的多线程，通过 Cocoa 的封装，可以让我们更为方便的进行多线程编程。

在介绍 Cocoa 并发编程之前，我们先理清会提到的几个术语：

Cocoa 中封装了 NSThread, NSOperation, GCD 三种多线程编程方式，他们各有所长。

NSThread 是一个控制线程执行的对象，通过它我们可以方便的得到一个线程并控制它。NSThread 的线程之间的并发控制，是需要我们自己来控制的，可以通过 NSCondition 实现。

它的缺点是需要自己维护线程的生命周期和线程的同步和互斥等，优点是轻量，灵活。

NSOperation 是一个抽象类，它封装了线程的细节实现，不需要自己管理线程的生命周期和线程的同步和互斥等。只是需要关注自己的业务逻辑处理，需要和 NSOperationQueue 一起使用。使用 NSOperation 时，你可以很方便的设置线程之间的依赖关系。这在略微复杂的业务需求中尤为重要。

GCD(Grand Central Dispatch) 是 Apple 开发的一个多核编程的解决方法。在 iOS4.0 开始之后才能使用。GCD 是一个可以替代 NSThread 的很高效和强大的技术。当实现简单的需求时，GCD 是一个不错的选择。

在现代 Objective-C 中，苹果已经不推荐使用 NSThread 来进行并发编程，而是推荐使用 GCD 和 NSOperation，具体的迁移文档参见 Migrating Away from Threads。

Grand Central Dispatch(GCD)

Grand Central Dispatch(GCD) 是苹果在 Mac OS X 10.6 以及 iOS 4.0 开始引入的一个高性能并发编程机制，底层实现的库名叫 libdispatch。

GCD 主要的功劳在于：

概念：

Dispatch Queue：Dispatch Queue 顾名思义，是一个用于维护任务的队列，它可以接受任务（即可以将一个任务加入某个队列）然后在适当的时候执行队列中的任务。

这些东西中最经常用到的是 Dispatch Queue。之前提到 Dispatch Queue 就是一个类似队列的数据结构，而且是 FIFO(First In, First Out)队列，因此任务开始执行的顺序，就是你把它们放到 queue 中的顺序。GCD 中的队列有下面三种：

（我们可以创建多个串行队列，这些队列中的任务是串行执行的，但是这些队列本身可以并发执行。例如有四个串行队列，有可能同时有四个任务在并行执行，分别来自这四个队列。）

（在 iOS 5 之后，我们可以创建自己的并发队列。系统已经提供了四个全局可用的并发队列，后面会讲到。）

获取队列

按照上面提到的三种队列，我们有对应的三种获取队列的方式：

dispatch_queue_t queue;
queue = dispatch_queue_create("com.example.MyQueue", NULL); // OS X 10.7 和 iOS 4.3 之前
queue = dispatch_queue_create("com.example.MyQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // 之后
  1. DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH
  2. DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
  3. DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW
  4. DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND

优先级依次降低。优先级越高的队列中的任务会更早执行：

dispatch_queue_t aQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

当然我们也可以创建自己的并行队列：

queue = dispatch_queue_create("com.example.MyQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

不过一般情况下我们使用系统提供的 Default 优先级的 queue 就足够了。

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
// Update the UI
[imageVIew setImage:image];
});

自己创建的队列与系统队列有什么不同？

事实上，我们自己创建的队列，最终会把任务分配到系统提供的主队列和四个全局的并行队列上，这种操作叫做 Target queues。

(具体来说，我们创建的串行队列的 target queue 就是系统的主队列，我们创建的并行队列的 target queue 默认是系统 default 优先级的全局并行队列。所有放在我们创建的队列中的任务，最终都会到 target queue 中完成真正的执行。)

通过我们自己创建的队列，以及 dispatch_set_target_queue 和 barrier 等操作，可以实现比较复杂的任务之间的同步。

通常情况下，对于串行队列，我们应该自己创建，对于并行队列，就直接使用系统提供的 Default 优先级的 queue。

创建的 Queue 需要释放吗？

在 iOS 6 系统把 dispatch queue 也纳入了 ARC 管理的范围，就不需要我们进行手动管理了。

iOS6 以上就需要使用 strong 或者 weak 来修饰，不然会报错：

@property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

执行任务

执行任务

NSOperation 和 NSOperationQueue

（NSOperation 本身是可以单独使用的，不过单独使用的话并不能体现出 NSOperation 的强大之处，通常还是使用 NSOperationQueue 来执行 NSOperation。）

NSOperation 是一个抽象类，我们需要继承它并且实现我们的子类。

在 NSOperationQueue 中运行

NSOperationQueue 是一个专门用于执行 NSOperation 的队列。

在 OS X 10.6 之后，把一个 NSOperation 放到 NSOperationQueue 中，queue 会忽略 isAsynchronous 变量，总是会把 operation 放到后台线程中执行。

这样不管 operation 是不是异步的，queue 的执行都是不会造成主线程的阻塞的。

使用 Queue 可以很方便地进行并发操作，并且帮我们完成大部分的监视 operation 是否完成的操作。

MyOperation *op = [[MyOperation alloc] init];
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

[queue addOperation:op]; // add 完 operation 就立即启动了
[queue waitUntilAllOperationsAreFinished]; // 阻塞当前线程，直到所有的 operation 全都完成
NSLog(@"Main Function");

（像这样，我们可以添加各个各样的 operation 到 queue 中，只要这些 operation 都正确地重载了 isExecuting 和 isFinished，就可以正确地被并发执行。）

Dependency

NSOperation 可以通过 addDependency 来依赖于其他的 operation 完成，如果有很多复杂的 operation，我们可以形成它们之间的依赖关系图，来实现复杂的同步操作：

[updateUIOperation addDependency: workerOperation];

Cancellation

NSOperation 有如下几种的运行状态：

除 Finished 状态外，其他状态均可转换为 Canceled 状态。

当 NSOperation 支持了 cancel 操作时，NSOperationQueue 可以使用 cancelAllOperatoins 来对所有的 operation 执行 cancel 操作。

不过 cancel 的效果还是取决于 NSOperation 中代码是怎么写的。(比如 对于数据库的某些操作线程来说，cancel 可能会意味着 你需要把数据恢复到最原始的状态。)

maxConcurrentOperationCount

默认的最大并发 operation 数量是由系统当前的运行情况决定的(来源)，我们也可以强制指定一个固定的并发数量。

Queue 的优先级

NSOperationQueue 可以使用 queuePriority 属性设置优先级，具体的优先级有下面几种：

typedef enum : NSInteger {
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8,
NSOperationQueuePriorityLow = -4,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
} NSOperationQueuePriority;

在 Queue 中优先级较高的会先执行。

GCD 与 NSOperation 的对比

这是面试中经常会问到的一点，这两个都很常用，也都很强大。对比它们可以从下面几个角度来说：

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