20、多线程

一、线程、进程的定义

进程
1、 进程 指的是 在系统中 正在运行的一个应用程序
2、每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用的且受保护的内存空间内
3、通过 活动监听器 可以查看mac系统中所开启的线程

线程
1、线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中进行
2、进程要想执行任务，必须有线程，进行至少要有一条线程
3、程序启动回默认开启主线程/UI线程

可以简单理解：进程为线程的容器，而线程用来执行任务。在iOS中是单进程开发，一个进程就是一个App，进程之间是相互对立的

二、进程与线程的关系

1、地址空间

• 同一个进程的 线程共享本进程的地址空间
• 进程之间 则是 独立的地址空间

2、资源拥有

• 同一个进程内 线程共享本进程的资源，如内存、I/O、CPU等
• 进程之间的资源是独立的

两者之间的关系就相当于 工厂与流水线的关系，工厂与工厂是相互独立的，而工厂中的流水线是共享工厂的资源，即 进程 相当于一个工厂，线程 相当于一个流水线

注： 进程 & 线程
1、多进程要比多线程健壮
一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，而一个线程崩溃整个进程就会死掉

2、使用场景：频繁操作、并发操作

进程切换时，消耗的资源大、效率高。所以涉及到频繁的切换 时，使用线程要好于进程。
同样如果要求 同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程 不能用进程

3、执行过程

每个独立的进程 有一个程序 运行的入口、顺序 执行序列 和 程序入口，但是 线程不能独立执行，必须依赖在应用中，由应用程序提供多个线程执行控制。

4、线程时处理器的基本单位，但进程不是

5、线程没有地址空间，线程包含在进程地址空间中

三、线程与RunLoop的关系

1、runloop 与线程是一一对应的，一个runloop对应一个核心的线程，为什么说是核心的，是因为runloop是可以嵌套的，但是核心的只能由一个，他们的关系保存在一个全局的字典里

2、runloop 是用来管理线程的，当线程的runloop被开启后，线程会在执行完任务后进入休眠状态，有了任务就会被唤醒去执行任务

3、runloop 在第一次获取时被创建，在线程结束时被销毁

4、对于主线程来说， runloop在程序一启动就默认创建好了

5、对于子线程来说，runloop是懒加载的，只是当我们使用的时候才会创建，所以在子线程用定时器要注意：确保子线程的runloop被创建，不然定时器不会回调

四、多线程原理

1、对于单核CPU，同一时间，CPU只能处理一条线程，即只有一条线程在工作

2、iOS 中的多线程同时执行的本质是 CPU在多个任务直接进行快速的切换，由于CPU调度线程的 时间足够快，就造成了 多线程的“同时”执行的效果。其中切换的时间间隔就是时间片

多线程的意义
优点：
1、能适当 提高程序的执行效率，
2、能适当 提高资源的利用率
3、线程上的任务执行完成后，线程会自动销毁

缺点：
1、开启线程需要占用一定的内存空间，默认情况下，每一个线程占用512KB
2、如果开启 大量线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能。
3、线程越多，CPU在调用线程上的开销就会越大
4、程序设计更加复杂，比如线程间的通信，多线程的数据共享

五、多线程的生命周期

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新建：主要是实例化线程对象

就绪：线程对象 调用start方法，将线程对象加入调度线程池，等待CPU的调用 即调用start方法，并不会立即执行，进入就绪状态，需要等待一段时间，经CPU调度后才执行，也就是从就绪状态进入 运行状态

运行：CPU负责调度可调度线程中线程的执行，在线程执行完成之前，其状态可能会在就绪和运行之间来回切换，这个变化是 由CPU负责，开发人员不能干预。

阻塞：当满足某个预定条件时，可以 使用休眠，即sleep，或者同步锁，阻塞线程执行。当进入sleep时，会重新将 线程加入就绪中。下面关于休眠的时间设置，都是NSthread

• sleepUniteDate：阻塞当前线程，直到指定的时间为止，即 休眠到指定时间
• sleepForTimeInterval：在给定的时间间隔内休眠线程，即 指定休眠时长
• 同步锁：@syschronized(self)

死亡：分为两种情况：一、正常死亡：即线程执行完毕；二、非正常死亡：即当满足某个条件后，在线程内部/或者主线中 终止执行 [调用exit方法等退出]

简要说明
处于 运行中的线程 拥有一段可以执行的时间 （时间片）

• 如果时间片用尽， 线程就会进入 就绪状态队列
• 如果 时间片没有用尽，且需要开始等待某事件，就会进入阻塞状态队列
• 等待事件发生之后，线程又会重新进入 就绪状态队列
• 每当一个线程离开运行，即执行完毕或者强制退出后，会重新 从就绪状态队列 中 选择一个线程继续执行

线程的exit 和 cancel 说明：
exit： 一旦强行终止线程，后续的所有代码都不会执行
cancel ：取消当前线程，但是不能取消正在执行的线程

问： 线程的优先级越高，是不是意味着任务的执行越快？

并不是，线程执行的快慢，除了要看优先级，还需要看 资源的大小（任务的复杂度）、以及 CPU调度 情况。在NSThread中，线程优先级threadPriority 已经被服务质量qualityOfService 取代。

六、线程池原理

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第四步 做一下说明：

交给饱和策略去执行，主要有以下四种：
AbortPolicy： 直接抛出RejectedExecutionExeception异常来阻止系统正常运行
CallerRunsPolicy：将任务回退到调用者
DisOldestPolicy：丢掉等待最久的任务
DisCardPolicy：直接丢弃任务

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七、线程安全问题

当多个线程同时访问一块资源时，容易引发数据错乱和数据安全问题，有以下两种解决方案：

• 互斥锁（同步锁） @synchronized
• 自旋锁

互斥锁

• 用于保护临界区，确保 同一时间，只有一条线程能够执行

• 如果代码中 只有一个地方需要加锁，大多都使用self，这样可以避免单独再创建一个锁对象

• 加了互斥锁的代码，当新线程访问时，如果发现其他线程正在执行锁定的代码，新线程就会进入休眠

需注意：

• 互斥锁的锁定范围，应该尽量小，锁定范围越大，效率越差
• 能够加锁的任意 NSObject对象
• 锁对象一定要保证所有的线程都能够访问

自旋锁

• 自旋锁 与 互斥锁 类似，但它不是通过休眠使线程阻塞，而是 在获取锁之前一直处于忙等（原地打转，称为自旋）阻塞状态

• 使用场景：锁持有的时间短，且线程不希望在重新调度上花太多成本时，就需要使用自旋锁，属性修饰符 atomic，本身就是一把 自旋锁

• 加入自旋锁，当新线程访问代码时，如果发现有其他线程正在锁定代码，新线程会用 死循环 的方法，一直等待锁定的代码执行完成，即 不停的尝试执行代码，比较消耗性能

区别：
同：

在同一时间，保证了只有一条线程执行任务，即保证了相应同步的功能

不同：

• 互斥锁：发现其他线程执行，当前线程休眠（就绪状态），进入等待执行，即挂起。一直等待其他线程打开之后，然后唤醒执行

• 自旋锁：发现其他线程执行，当前线程 一直询问（一直访问），处于忙等状态，耗费的性能比较高

场景：根据任务复杂度区分，使用不同的锁，但判断不全，更多是使用互斥锁去处理；当前任务状态比较 短小时，用自旋锁，反之用互斥锁

八、atomic 原子锁 & nonatomic 非原子锁

atomic 和 nonatomic 主要用于属性的修饰

atomic 是原子属性，是为了 多线程开发准备的，是默认属性

• 仅仅在属性的 setter 方法中，增加了锁（ 自旋锁），能够保证同一时间，只有一条线程 对属性进行写操作
• 同一时间 单（线程）写多（线程）读的线程处理技术 （Mac 常用）

nonatomic ：非原子属性

• 没有锁、性能高！
  （移动端开发常用）