iOS开发中多线程的使用

2015-12-08 本文已影响770人 SanMao_SFW

互斥锁/线程同步（@synchronized（对象））

用途：为了解决一块资源被多个线程共享造成的数据紊乱和数据安全问题
只要被@synchronized的{}包裹起来的代码，同一时刻就只能被一个线程执行
注意:

只要加锁就会消耗性能
加锁必须传递一个对象，作为锁(一般都是传self)
如果想真正的锁住代码，那么多个线程必须使用同一把锁才行
加锁的时候尽量缩小范围，因为范围越大性能就越低

多线程的实现方案

1.Pthread(C)：基本不用
2.NSThread(OC)：可拿到线程对象，设置线程的一些属性，结束线程等
3.GCD(C)：用的最多，使用最简单（不能拿到线程，开始了就很难手动结束）
4.NSOperation(OC)：抽象类，要使用其子类

Pthread

// 第一个参数: 线程的代号(当做就是线程)
// 第二个参数: 线程的属性
// 第三个参数: 指向函数的指针, 就是将来线程需要执行的方法
// 第四个参数: 给第三个参数的指向函数的指针 传递的参数
pthread_t threadId;
// 只要create一次就会创建一个新的线程
pthread_create(&threadId , NULL, &demo, "lnj");

NSThread

注意：如果正在执行系统分离出来的线程（子线程）时，系统内部会retain当前线程，只有线程中的方法执行完毕，系统才会将其释放（release）
创建方式一（可拿到子线程对象设置一些属性，需要手动开启子线程）

    // 创建子线程
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    
    // 设置线程的其他属性
    thread.name = @"second";
    
    // 开启子线程
    [thread start];

创建方式二（不能拿到子线程对象，不需要手动开启子线程，快速）

    // 创建子线程
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];
    ```

- 创建方式三（系统自动创建子线程并在self的@selector方法中执行，**快速**）
    ```objc
    // 第三种创建方式
    [self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

常用方法

+ (NSThread *)mainThread; // 获得主线程
- (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程
+ (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程

// 获取当前线程（最常用）
[NSThread currentThread]; 

// 线程的调度优先级，调度优先级的取值范围是0.0 ~ 1.0，默认0.5，值越大，优先级越高
+ (double)threadPriority;
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
- (double)threadPriority;
- (BOOL)setThreadPriority:(double)p;

// 线程的名字
- (void)setName:(NSString *)n;
- (NSString *)name;

// 阻塞（暂停）线程，**如果想实现延长启动图片的显示时间可在application的didFinish方法中用此方法让线程睡一会**
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;

// 强制停止线程
+ (void)exit;

GCD

优势
1.GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
2.GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）
3.GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）
4.程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码
GCD中有2个核心概念
- 任务：执行什么操作
- 队列：用来存放任务
GCD的使用就2步
1.定制任务（确定要执行什么）
2.将任务添加到队列（GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行，任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出）
任务执行（GCD中有2个用来执行任务的常用函数）
- 同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

// queue：队列
// block：任务
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

队列类型
- 串行：让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）

// 串行队列的创建
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);
    // 两个参数分别是：队列的名称,队列的类型
    // 创建串行队列（队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）

并发：可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效

// 并发队列的创建，两个参数分别是：队列的名称,队列的类型
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);

- 获取全局并发队列

// GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，可以无需手动创建
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 
    // 第一个参数是优先级，传0即可，第二参数暂时无用，传0

- 全局并发队列的优先级

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认（中）
    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

- 获取主队列（**放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行**）

// 主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

- *注意：使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列*

任务函数和队列类型的搭配使用

/*
 同步 + 主队列 = 需要记住的就一点: 同步函数不能搭配主队列使用
 注意: 如果是在子线程中调用同步函数 + 主对列 是可以执行的
 */
- (void)syncMian
{
    // 主队列, 只要将任务放到主队列中, 那么任务就会在主线程中执行
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    // 需要记住的就一点: 同步函数不能搭配主队列使用
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"2 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"3 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@"++++++++++++++");
}

/*
 异步 + 主队列 = 不会开启新的线程
 */
- (void)asyncMain
{
    // 主队列, 只要将任务放到主队列中, 那么任务就会在主线程中执行
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    // 如果任务放在主队列中, 哪怕是异步方法也不会创建新的线程
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"3 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
}

/*
 同步 + 串行 = 不会创建新的线程
 注意: 如果是同步函数, 只要代码执行到了同步函数的那一行, 就会立即执行任务, 只有任务执行完毕才会继续往后执行
 */
- (void)syncSerial
{
    // 1.创建队列
    /*
     正是因为线程默认就是串行, 所以创建串行队列的时候, 队列类型可以不传值
     */
    //    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.lnj", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.lnj", NULL);
    
    // 2.添加任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"2 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"3 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@"%s", __func__);
}

/*
 同步 + 并行 = 不会开启新的线程
 注意: 能不能开启新的线程, 和并行/串行没有关系, 只要函数是同步还是异步
 */
- (void)syncConcurrent
{
    // 1.创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
    // 2.添加任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"2 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"3 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"%s", __func__);
}
/*
 异步 + 串行 = 会创建新的线程, 但是只会创建一个新的线程, 所有的任务都在这一个新的线程中执行
 异步任务, 会先执行完所有的代码, 再在子线程中执行任务
 */
- (void)asyncSerial
{
    // 1.创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.lnj", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    // 2.添加任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"3 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"%s", __func__);
}

/*
 异步 +  并行 = 会开启新的线程
 */
- (void)asynConcurrent
{
    /*
     第一个参数: 队列
     第二个参数: 任务
     */
    // 1.创建队列
    /*
     第一个参数: 队列的名称
     第二个参数: 队列的类型
     */
    //    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.lnj", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    // 其实系统内部已经给我们提供了一个现成的并发队列
    /*
     第一个参数: iOS8以前是线程的优先级/ iOS8以后代表服务质量
     iOS8以前
     *  - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH: 2
     *  - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT: 0
     *  - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW: -2
     *  - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND: -32768
     
     iOS8开始, 取值都是十六进制
     *  - QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE 用户交互(用户迫切的想执行任务, 不要在这种服务质量下做耗时的操作)
     *  - QOS_CLASS_USER_INITIATED   用户需要
     *  - QOS_CLASS_DEFAULT          默认(重置队列)
     *  - QOS_CLASS_UTILITY          实用工具(耗时的操作放在这里)
     *  - QOS_CLASS_BACKGROUND
     *  - QOS_CLASS_UNSPECIFIED      没有设置任何优先级
     第二个参数: 系统保留的参数, 永远传0
     */
    // 1.获取全局的并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0 , 0);
    
    // 2.添加任务到队列
    // 文档说明是FIFO原则, 先进先出
    // 打印结果不正确的原因: 线程的执行速度可能不一样, 有得快一些, 有的慢一些
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"3 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"%s", __func__);
}

GCD的更多函数使用（延迟执行delay，只执行一次once，快速迭代apply，栅栏barrier，队列组group）请移步GCD更多函数使用

NSOperation

简介
- 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
  - NSInvocationOperation
  - NSBlockOperation
  - 自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法
配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能实现多线程编程
1.先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
2.然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
3.系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来
4.将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行
NSOperation使用注意
用NSOperation的子类创建的任务如果没有加入队列中，需要手动调用start方法，且默认不会增加新线程是在主线程中执行，加入队列中系统会自动执行
用NSBlockOperation创建任务后调用addExecutionBlock：追加的任务默认是在子线程中执行
如果用NSOperationQueue创建了队列，且任务加入了队列中，就不需要调用start方法，系统会自动从queue中取出任务在子线程中执行

NSOperationQueue创建队列后的快速添加任务方法

// 此方法系统内部会自动封装成一个NSBlockOperation然后再添加到队列中
[queue addOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"4---%@",[NSThread currentThread]);
}];

NSOperation的自定义任务，继承自NSOperation，实现main方法，在main方法中输入需要执行的任务，将自定义的任务加入队列后，系统会自动在子线程中执行任务。

#import "SFWOperation.h" // SFWOperation是自定义的继承自NSOperation的类
@implementation SFWOperation

// 只要将任务添加到了队列中，系统会自动执行自定义任务中的main方法
- (void)main{
 
    // 在这里写上需要执行的任务
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    for (int i = 0; i< 10000; i++) {
        NSLog(@"%d",i);
    }
}
@end

参数的使用
maxConcurrentOperationCount最大并发数
- 自己创建的队列默认是并发,如果设置maxConcurrentOperationCount = 1,就是串行
- 注意: 不能设置为0, 如果设置为0就不执行任务
- 默认情况下maxConcurrentOperationCount = -1
- 在开发中并发数最多尽量不要超过5~6条
suspended暂停任务
- 只要设置队列的suspended为YES,那么就会暂停队列中其它任务的执行
- 也就是说不会再继续执行没有执行到的任务
- 只要设置队列的suspended为NO, 那么就会恢复队列中其它任务的执行
- 注意:
  - 设置为暂停之后, 不会立即暂停
  - 会继续执行当前正在执行的任务, 直到当前任务执行完毕, 就不会执行下一个任务了
  - 也就是说, 暂停其实是暂停下一个任务, 而不能暂停当前任务
  - 暂停是可以恢复的
cancelAllOperations取消任务方法
- 取消队列中所有的任务的执行
- 取消和暂停一样, 是取消后面的任务, 不能取消当前正在执行的任务
- 注意: 取消是不可以恢复的

addDependency:依赖方法

// op3 依赖 op1，只有等op1的操作做完了以后才会开始op3的操作
[op3 addDependency:op1];

completionBlock：监听方法

- (void (^)(void))completionBlock;
- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;

线程间通信

1个线程传递数据给另1个线程
在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务
常用方法：

- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
    // waitUntilDone的含义: 
    如果传入的是YES: 那么会等到主线程中的方法执行完毕, 才会继续执行下面其他行的代码
    如果传入的是NO: 那么不用等到主线程中的方法执行完毕, 就可以继续执行下面其他行的代码

从子线程回到主线程(加入主队列)

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{

    // 创建队列，获取全局并行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
    // 添加下载任务到子线程中
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        // 下载图片
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://g.hiphotos.baidu.com/image/pic/item/1b4c510fd9f9d72aee889e1fd22a2834359bbbc0.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        
        // 显示UI控件，将此任务加入到主队列中
        
        // 如果是通过异步函数添加任务，会先执行完所有代码再来执行block中的任务
        // 如果是通过同步函数添加的任务，会先执行完block中的任务再执行其他代码
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
            self.imageView.image = image;
        });
        
    });
}