iOS 多线程

2019-01-10 本文已影响0人 yyggzc521

进程与线程区别

A8处理器是一款双核处理器，A12处理器是6核CPU
进程是cpu资源分配的最小单位，线程是cpu调度的最小单位
一个程序至少有一个进程，一个进程至少有一个线程。线程依赖于进程才能运行
多线程实现主要是靠硬件CPU（中央处理器）件来实现的，CPU有一个很重要的特性时间片

缺点

更多的线程意味着更多的内存开销。创建线程也是需要CPU开销的
如果线程比核的数量多，则同一时间只能执行与核数量相等的线程数，线程过多会导致频繁的切换，消耗过多的CPU时间，降低了程序性能
多线程就可能出现线程安全问题，为了解决线程安全需要使用锁，进而可能会出现死锁问题。过多的线程会增加程序设计的复杂性，浪费更多精力去处理多线程通信和数据共享

多线程方案.png

队列和同步、异步的组合结果.png

总结：只要是同步或者是主队列都不会创建子线程！！！

NSThread

使用NSThread需要自己管理线程生命周期

类方法：自动开启

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(timerThread) toTarget:self withObject:nil];

对象方法：需要手动开启

_eocThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(timerThreadTwo) object:nil];
    [_eocThread start];

self.block = ^{
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        #//线程内部调用这个代码 会使线程睡眠 暂停1秒
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        NSLog(@"%@",weakSelf);
    });
};

GCD

优点

多核并行运算
自动管理生命周期
简单高效

创建队列

    dispatch_queue_create(@"标识", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)//串行
    dispatch_queue_create(@"标识", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)//并行
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0)//获取全局并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue()//主队列

注意：queue4和queue5并不是同一个对象，最好不要这么写

NSOperation

基于GCD，更加面向对象，但是处理简单任务会比GCD代码更多 ;
需要配合 NSOperationQueue 来实现多线程。因为默认情况下，NSOperation 单独使用时系统同步执行操作
NSOperation中所有的任务执行完finished == YES，并且任务的执行不是按照先进先出执行的，而是并发无序的执行！！！

优点

添加操作之间的依赖关系，方便的控制执行顺序
设定操作执行的优先级
可以很方便的取消一个操作的执行
使用 KVO 观察对操作执行状态的更改：isExecuteing、isFinished、isCancelled

NSOperationQueue

主队列: [NSOperationQueue mainQueue] 和GCD中的主队列一样,串行队列
[[NSOperationQueue alloc] init] 非常特殊(同时具备并发和串行的功能) 默认情况下,非主队列是并发队列
操作队列通过设置最大并发操作数（maxConcurrentOperationCount）来控制并发、串行
不同于 GCD 中的调度队列 FIFO（先进先出）的原则。由操作之间相对的优先级决定

1. NSBlockOperation

operationQueue = [NSOperationQueue new];
    blockOperation = [NSBlockOperation new];
    
    [blockOperation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
        sleep(1);
        NSLog(@"one finish");
    }];
    
    [blockOperation addExecutionBlock:^{
       NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
        sleep(1);
        NSLog(@"two finish");
    }];
    operationQueue.maxConcurrentOperationCount = 4;//设置线程最大并发数
    [operationQueue addOperation:blockOperation];

任务执行完毕后再次调用start方法，operation并不会再次执行，因为内部进行判断，当finish == YES 时不再执行

[blockOperation start];

自定义封装NSOperation

NSOperation只需要重写其中的main或start方法，在多线程执行任务的过程中需要注意线程安全问题，
我们还可以通过KVO监听isCancelled、isExecuting、isFinished等属性，确切的回调当前任务的状态

我们同时重写start和main方法时，start方法优先执行，main方法不会被执行；如果只重写main方法，则main方法会被执行。
因为isFinished是readonly属性，因此我们通过自定义变量taskFinished来重写isFinished的set、get方法，实现方式详见代码。

NSOperationQueue的maxConcurrentOperationCount一般设置在5个以内，数量过多可能会有性能问题。maxConcurrentOperationCount为1时，队列中的任务串行执行，maxConcurrentOperationCount大于1时，队列中的任务并发执行;

不同的NSOperation实例之间可以设置依赖关系，不同queue的NSOperation之间也可以创建依赖关系，但是要注意不要“循环依赖”；
NSOperation实例之间设置依赖关系应该在加入队列之前；
在没有使用 NSOperationQueue时，在主线程中单独使用 NSBlockOperation 执行（start）一个操作的情况下，操作是在当前线程执行的，并没有开启新线程，在其他线程中也一样；
NSOperationQueue可以直接获取mainQueue，更新界面UI应该在mainQueue中进行；
区别自定义封装NSOperation时，重写main或start方法的不同；
自定义封装NSOperation时需要我们完全重载start，在start方法里面，我们还要查看isCanceled属性，确保start一个operation前，task是没有被取消的。如果我们自定义了dependency，我们还需要发送isReady的KVO通知。

死锁产生的条件

sync
往当前串行队列添加任务

死锁.png
子线程保活.png

这种队列组只能在同步任务的情况下使用.png

队列组使用注意事项

线程同步

锁的对象必须是唯一的同一个，原理：会判断这个操作有没有被别的线程加锁，如果有就一直等待，否则就加锁

OSSpinLock自旋锁

自旋锁.png

优先级反转就是低优先级的线程加锁之后，高优先级的线程一直处于忙等状态，系统把所有的时间都分给了高优先级的线程，所以没有时间处理低优先级的任务，造成低优先级的一直无法完成，高优先级的线程一直忙等
自旋锁的效率还是很高的，不过iOS10之后Apple不推荐使用，而是推荐os_unfair_lock

os_unfair_lock 也是一种互斥锁

os_unfair_lock.png
pthread_mutex(互斥锁)

pthread_mutex.png
递归锁允许 同一个线程对一把锁重复加锁
递归锁.png
条件锁条件锁.png
信号量

信号量.png

@interface SemaphoreDemo()

@property (strong, nonatomic) dispatch_semaphore_t semaphore;
@end

@implementation SemaphoreDemo
//初始化
self.moneySemaphore = dispatch_semaphore_create(1);
//forever一直等待 信号量--1
dispatch_semaphore_wait(self.moneySemaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
//信号量++1
dispatch_semaphore_signal(self.moneySemaphore);

@end

dispatch_semaphore_wait的声明为：

long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)；

这个函数会使传入的信号量dsema的值减1；
这个函数的作用是这样的，如果dsema信号量的值大于0，该函数所处线程就继续执行下面的语句，并且将信号量的值减1；
如果desema的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout（注意timeout的类型为dispatch_time_t，
不能直接传入整形或float型数），如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了，且该函数（即dispatch_semaphore_wait）所处线程获得了信号量，那么就继续向下执行并将信号量减1。
如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0，那么等到timeout时，其所处线程自动执行其后语句。

//配置域名节点,因为项目的域名地址都要依赖这个,所以加一个信号量确保配置完成再往下走  
    dispatch_semaphore_t semap = dispatch_semaphore_create(0);
    [[SFIMLocationDomainNodeManager sharedInstance] locationDomainNodeFinish:^(BOOL locationSuccess) {
        if (!locationSuccess) {
            DDLogInfo(@"连接所有域名节点都失败了，默认选择内地节点");
        }
        dispatch_semaphore_signal(semap);
    }];
    dispatch_time_t t = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC));
    dispatch_semaphore_wait(semap, t);

NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、串行队列

参考
多线程之NSOperation
https://juejin.im/post/5c14bf1af265da613f2f5e90
https://juejin.im/post/5bf21d935188251d9e0c2937（多线程锁）
https://juejin.im/post/5a9e57af6fb9a028df222555 这个详细
https://www.cnblogs.com/yajunLi/p/6274282.html 信号量的使用
dispatch_group