iOS 多线程之 NSThread
2018-12-18 本文已影响11人
大成小栈
1. 线程的概念
首先简单叙述一下这两个概念，我们在电脑上单独运行的每个程序就是一个独立的进程，通常进程之间是相互独立存在的，进程是系统分配资源的最小单元。进程中的最小执行单位就是线程，并且一个进程中至少有一个线程，进程中的所有线程共用这个进程的资源，线程也是系统进行调度的最小单元。
1.1 多线程在多核CPU中处理任务
多线程在多核CPU中处理任务的过程
1.2 线程状态的切换
线程状态切换
1.3 线程安全问题
线程安全问题是在多个线程处理任务的情况下产生。例如多个线程在同事执行下面的任务时，如果多个线程可以同时执行这段代码（任务），当多个线程同时在getTicket方法中执行count--时，count的结果就会出现不准确的情况，这个处理过程就不是线程安全的。
NSInteger ticketCount = 100;
- (void)getTicket() {
count--;
NSLog(@"剩余票数 = %d", ticketCount);
}
1.4 iOS 中的多线程
在iOS中每个app启动后都会建立一个主线程，也称UI线程。由于除了主线程的其他子线程都是独立于Cocoa Touch的，所以一般只使用主线程来更新UI界面。iOS中的多线程有三种方式： NSThread、NSOperation、GCD，其中GCD是目前苹果比较推荐的方式。对于这篇文章，我们主要了解一下NSThread。
2. NSThread简介
NSThread是轻量级的多线程开发，优点是我们可以直接实例化一个NSThread对象并直接操作这个线程对象，但是使用NSThread需要自己管理线程生命周期。iOS开发过程中，NSThread最常用到的方法就是 [NSThread currentThread]获取当前线程，其他常用属性及方法如下：
// 线程字典
@property (readonly, retain) NSMutableDictionary *threadDictionary;
// 线程名称
@property (nullable, copy) NSString *name;
// 优先级
@property double threadPriority ;
// 是否为主线程
@property (readonly) BOOL isMainThread
// 读取线程状态
@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing;
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished;
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled;
// 直接将操作添加到线程中并启动
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument
// 创建一个线程对象
- (instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument
// 启动
- (void)start;
// 撤销
- (void)cancel;
// 退出
+ (void)exit;
// 休眠
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
在NSObject(NSThreadPerformAdditions)类中的几个常用方法，实现了在特定线程上执行任务的功能，该分类也定义在NSThread.h中：
// 在主线程上执行一个方法
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
// 在指定的线程上执行一个方法，需要用户创建一个线程对象
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
// 在后台执行一个操作，本质就是重新创建一个线程执行当前方法
- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg;
2.1 NSThread的使用过程
例如在app从网络下载图片时，由于网络原因可能需要较长时间，这时如果只在主线程中进行下载，则这个过程中用户将无法进行其他操作，直到网络图片下载完成之前界面都处于卡死状态（线程阻塞）。我们在主线程中另起一个新线程来单独下载即可解决这一问题，不管资源是否下载完成都可以继续操作界面，不会造成阻塞。示例代码如下：
@interface MultiThread_NSThread ()
// 显示图片
@property (nonatomic, strong) UIImageView *imgView;
@end
@implementation MultiThread_NSThread
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
[self setTitle:@"NSThread"];
[self.view setBackgroundColor:[UIColor whiteColor]];
self.edgesForExtendedLayout = UIRectEdgeNone;
[self layoutViews];
}
- (void)layoutViews {
CGSize size = self.view.frame.size;
_imgView =[[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, size.width, 300)];
[self.view addSubview:_imgView];
UIButton *button = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
button.frame = CGRectMake(15, CGRectGetMaxY(_imgView.frame) + 30, size.width - 15 * 2, 45);
[button setTitle:@"点击加载" forState:UIControlStateNormal];
[button addTarget:self action:@selector(loadImageWithMultiThread) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
[self.view addSubview:button];
}
#pragma mark - 多线程下载图片
- (void)loadImageWithMultiThread {
////1. 对象方法
//NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(loadImage) object:nil];
//[thread start];
//2. 类方法
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadImg) toTarget:self withObject:nil];
}
#pragma mark - 加载图片
- (void)downloadImg {
// 请求数据
NSData *data = [self requestData];
// 回到主线程更新UI
[self performSelectorOnMainThread:@selector(updateImg:) withObject:data waitUntilDone:YES];
}
#pragma mark - 请求图片数据
- (NSData *)requestData {
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://store.storeimages.cdn-apple.com/8756/as-images.apple.com/is/image/AppleInc/aos/published/images/a/pp/apple/products/apple-products-section1-one-holiday-201811?wid=2560&hei=1046&fmt=jpeg&qlt=95&op_usm=0.5,0.5&.v=1540576114151"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
return data;
}
#pragma mark - 将图片显示到界面
- (void)updateImg:(NSData *)imageData {
UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
_imgView.image = image;
}
@end
在请求数据的代码上打一个断点，可以看出NSThread是对pthread的封装：
NSThread是对pthread的封装
2.2 使用NSThread实现多线程并发
下面我们使用NSThread实现多线程加载多张网络图片，来了解NSThread多线程处理任务的过程。示例代码如下：
@implementation NSThreadImage
@end
#define ColumnCount 4
#define RowCount 5
#define Margin 10
@interface MultiThread_NSThread1 ()
// imgView数组
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *imgViewArr;
// thread数组
@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *threadArr;
@end
@implementation MultiThread_NSThread1
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
[self setTitle:@"NSThread1"];
[self.view setBackgroundColor:[UIColor whiteColor]];
self.edgesForExtendedLayout = UIRectEdgeNone;
[self layoutViews];
}
- (void)layoutViews {
CGSize size = self.view.frame.size;
CGFloat imgWidth = (size.width - Margin * (ColumnCount + 1)) / ColumnCount;
_imgViewArr = [NSMutableArray array];
for (int row=0; row<RowCount; row++) {
for (int colomn=0; colomn<ColumnCount; colomn++) {
UIImageView *imageView=[[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(Margin + colomn * (imgWidth + Margin), Margin + row * (imgWidth + Margin), imgWidth, imgWidth)];
imageView.backgroundColor=[UIColor cyanColor];
[self.view addSubview:imageView];
[_imgViewArr addObject:imageView];
}
}
UIButton *button = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
button.frame = CGRectMake(15, (imgWidth + Margin) * RowCount + Margin, size.width - 15 * 2, 45);
[button addTarget:self action:@selector(loadImgWithMultiThread) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
[button setTitle:@"点击加载" forState:UIControlStateNormal];
[self.view addSubview:button];
}
#pragma mark - 多线程下载图片
- (void)loadImgWithMultiThread {
_threadArr = [NSMutableArray array];
for (int i=0; i<RowCount*ColumnCount; ++i) {
NSThreadImage *threadImg = [[NSThreadImage alloc] init];
threadImg.index = i;
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(loadImg:) object:threadImg];
thread.name = [NSString stringWithFormat:@"myThread%i",i];
//// 优先级
//thread.threadPriority = 1.0;
[thread start];
[_threadArr addObject:thread];
}
}
#pragma mark - 加载图片
- (void)loadImg:(NSThreadImage *)threadImg {
//// 休眠
//[NSThread sleepForTimeInterval:2.0];
//// 撤销(停止加载图片)
//[[NSThread currentThread] cancel];
//// 退出当前线程
//[NSThread exit];
// 请求数据
threadImg.imgData = [self requestData];
// 回到主线程更新UI
[self performSelectorOnMainThread:@selector(updateImg:) withObject:threadImg waitUntilDone:YES];
// 打印当前线程
NSLog(@"current thread: %@", [NSThread currentThread]);
}
#pragma mark - 请求图片数据
- (NSData *)requestData{
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://store.storeimages.cdn-apple.com/8756/as-images.apple.com/is/image/AppleInc/aos/published/images/a/pp/apple/products/apple-products-section1-one-holiday-201811?wid=2560&hei=1046&fmt=jpeg&qlt=95&op_usm=0.5,0.5&.v=1540576114151"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
return data;
}
#pragma mark - 将图片显示到界面
- (void)updateImg:(NSThreadImage *)threadImg {
UIImage *image = [UIImage imageWithData:threadImg.imgData];
UIImageView *imageView = _imgViewArr[threadImg.index];
imageView.image = image;
}
//#pragma mark 停止加载网络图片
//
//- (void)stopLoadingImgs {
//
// for (int i=0; i<RowCount*ColumnCount; ++i) {
//
// NSThread *thread = _threadArr[i];
// if (!thread.isFinished) {
// [thread cancel];
// }
// }
//}
@end
3. 关于NSThread线程状态的说明
NSThread类型的对象可以获取到线程的三种状态属性isExecuting（正在执行）、isFinished（已经完成）、isCancellled（已经撤销），其中撤销状态是可以在代码中调用线程的cancel方法手动设置的（在主线程中并不能真正停止当前线程）。isFinished属性标志着当前线程上的任务是否执行完成，cancel一个线程只是撤销当前线程上任务的执行，监测到isFinished = YES或调用cancel方法都不能代表立即退出了这个线程，而调用类方法exit方法才可立即退出当前线程。
例如在加载多张网络图片时，中途停止加载动作的执行：
#pragma mark 停止加载网络图片
- (void)stopLoadingImgs {
for (int i=0; i<RowCount*ColumnCount; ++i) {
NSThread *thread = _threadArr[i];
if (!thread.isFinished) {
[thread cancel];
}
}
}
PS:
- 更新UI需回到主线程中操作；
- 线程处于就绪状态时会处于等待状态，不一定立即执行；
- 区分线程三种状态的不同，尤其是撤销和退出两种状态的不同；
- 在线程死亡之后，再次点击屏幕尝试重新开启线程，则程序会挂；
- NSThread可以设置对象的优先级thread.threadPriority，threadPriority取值范围是0到1；
- NSThread并没有提供设置线程间的依赖关系的方法，也就不能单纯通过NSThread来设置任务处理的先后顺序，但是我们可以通过设置NSThread的休眠或优先级来尽量优化任务处理的先后顺序;
- 在自己试验的工程中，虽然NSThread实例的数量理论上不受限制，但是正常的处理过程中需要控制线程的数量。
