iOS进阶之多线程--NSThread详解

NSThread简介

NSThread是苹果官方提供面向对象操作线程的技术，简单方便，可以直接操作线程对象，不过需要自己控制线程的生命周期。在平时使用很少，最常用到的无非就是 [NSThread currentThread]获取当前线程。

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NSThread使用

1、 实例初始化、属性和实例方法

• 初始化

   //创建线程
   NSThread *newThread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(demo:) object:@"Thread"];
   //或者
   NSThread  *newThread=[[NSThread alloc]init];
   NSThread  *newThread= [[NSThread alloc]initWithBlock:^{
       NSLog(@"initWithBlock");
   }];

• 属性

1. 线程字典

/**
每个线程都维护了一个键-值的字典,它可以在线程里面的任何地方被访问。
你可以使用该字典来保存一些信息,这些信息在整个线程的执行过程中都保持不变。
比如,你可以使用它来存储在你的整个线程过程中 Run loop 里面多次迭代的状态信息。
NSThread实例可以使用一下方法
*/
@property (readonly, retain) NSMutableDictionary *threadDictionary;
NSMutableDictionary *dict = [thread threadDictionary];  

2. 优先级

@property double threadPriority ; //优先级

3. 线程优先级

/** NSQualityOfService:
  NSQualityOfServiceUserInteractive：最高优先级,主要用于提供交互UI的操作,比如处理点击事件,绘制图像到屏幕上
  NSQualityOfServiceUserInitiated：次高优先级，主要用于执行需要立即返回的任务
  NSQualityOfServiceDefault：默认优先级，当没有设置优先级的时候，线程默认优先级
  NSQualityOfServiceUtility：普通优先级，主要用于不需要立即返回的任务
  NSQualityOfServiceBackground：后台优先级，用于完全不紧急的任务
*/
@property NSQualityOfService qualityOfService; 

4. 线程名称

@property (nullable, copy) NSString *name;

5. 线程使用栈区大小，默认是512K

@property NSUInteger stackSize ;

6. 线程正在执行

@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing;

7. 线程执行结束

@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished;

8. 线程是否可以取消

@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled;

• 实例方法

1. -(void)start; 启动线程
   实例化线程需要手动启动才能运行

    [thread start];

2. -(BOOL)isMainThread; 是否为主线程

 isMain=[thread isMainThread];

4. -(void)setName:(NSString *)n; 设置线程名称

[thread setName=@"The Second Thread"];

5. -(void)cancel ; 取消线程

[thread cancel];

7. -(void)main ; 线程的入口函数

[thread main];

8. -(void)isExecuting; 判断线程是否正在执行

BOOL isRunning=[thread isExecuting];

9. -(void)isFinished;判断线程是否已经结束

BOOL isEnd=[thread isFinished];

10. -(void)isCancelled; 判断线程是否撤销

isCancel=[thread isCancelled];

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2、类方法

1. 创建子线程并开始，注意以下两个类方法创建后就可执行，不需手动开启

/**
  block方式
*/
+ (void)detachNewThreadWithBlock:(void (^)(void))block;
/**
  SEL方式
*/
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(nullable id)argument;

2. +(void)currentThread;获取当前线程

[NSThread currentThread]

3. +(BOOL)isMultiThreaded; 当前代码运行所在线程是否是子线程

BOOL isMulti = [NSThread isMultiThreaded];

4. +(void)sleepUntilDate:(NSDate *)date; 当前代码所在线程睡到指定时间

   [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1.0]];

5. +(void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti; 当前线程睡多长时间

    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

6. +(void)exit; 退出当前线程

[NSThread exit];

7. +(double)threadPriority; 设置当前线程优先级

double dPriority=[NSThread threadPriority];

8. +(BOOL)setThreadPriority:(double)p; 给当前线程设定优先级，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。

BOOL isSetting=[NSThread setThreadPriority:(0.0~1.0)];

9. +(NSArray *)callStackReturnAddresses;线程的调用都会有函数的调用函数的调用就会有栈返回地址的记录，在这里返回的是函 数调用返回的虚拟地址，说白了就是在该线程中函数调用的虚拟地址的数组

NSArray *addressArray=[NSThread callStackReturnAddresses];

10. +(NSArray *)callStackSymbols 同上面的方法一样，只不过返回的是该线程调用函数的名字数字

NSArray* nameNumArray=[NSThread callStackSymbols];

注意：callStackReturnAddress和callStackSymbols这两个函数可以同NSLog联合使用来跟踪线程的函数调用情况，是编程调试的重要手段

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3、隐式创建&线程间通讯

以下方法位于NSObject (NSThreadPerformAdditions)分类中，所有继承NSObject 实例化对象都可调用以下方法

/**
  指定方法在主线程中执行
参数1. SEL 方法
    2.方法参数
    3.是否等待当前执行完毕
    4.指定的Runloop model
*/
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array;
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
    // equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes
/**
  指定方法在某个线程中执行
参数1. SEL 方法
    2.方法参数
    3.是否等待当前执行完毕
    4.指定的Runloop model
*/
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));
    // equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes
/**
  指定方法在开启的子线程中执行
参数1. SEL 方法
    2.方法参数
*/
- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

注意：我们经常提到的“线程间通讯”其实就是上面几个方法，并不是多高大上，也没有多复杂！！！

再注意：苹果声明UI更新一定要在UI线程（主线程）中执行，虽然不是所有后台线程更新UI都会出错。

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4、线程间资源共享&线程加锁

在程序运行过程中，如果存在多线程，那么各个线程读写资源就会存在先后、同时读写资源的操作，因为是在不同线程，CPU调度过程中我们无法保证哪个线程会先读写资源，哪个线程后读写资源。因此为了防止数据读写混乱和错误的发生，我们要将线程在读写数据时加锁，这样就能保证操作同一个数据对象的线程只有一个，当这个线程执行完成之后解锁，其他的线程才能操作此数据对象。NSLock / NSConditionLock / NSRecursiveLock / @synchronized都可以实现线程上锁的操作。

1. @synchronized
   直接上例子：相信12306卖火车票的例子大家了解
   首先：开启两个线程同时售票

    self.tickets = 20;
    NSThread *t1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    t1.name = @"售票员A";
    [t1 start];
    
    NSThread *t2 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    t2.name = @"售票员B";
    [t2 start];

然后：将售票的方法加锁

- (void)saleTickets{
    while (YES) {
        [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
        //互斥锁 -- 保证锁内的代码在同一时间内只有一个线程在执行
        @synchronized (self){
            //1.判断是否有票
            if (self.tickets > 0) {
                //2.如果有就卖一张
                self.tickets --;
                NSLog(@"还剩%d张票  %@",self.tickets,[NSThread currentThread]);
            }else{
                //3.没有票了提示
                NSLog(@"卖完了 %@",[NSThread currentThread]);
                break;
            }
        }
    }

}

2. NSLock

    -(BOOL)tryLock;//尝试加锁，成功返回YES ；失败返回NO ，但不会阻塞线程的运行
    -(BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;//在指定的时间以前得到锁。YES:在指定时间之前获得了锁；NO：在指定时间之前没有获得锁。
     该线程将被阻塞，直到获得了锁，或者指定时间过期。
  - (void)setName:(NSString*)newName//为锁指定一个Name
  - (NSString*)name//**返回锁指定的**name
    @property (nullable, copy) NSString *name;线程锁名称 

举个例子：

 NSLock* myLock=[[NSLock alloc]init];
NSString *str=@"hello";
[NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
            [myLock lock];
NSLog(@"%@",str);
str=@"world";
            [myLock unlock];
    }];
[NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
            [myLock lock];
NSLog(@"%@",str);
str=@"变化了";
            [myLock unlock];
    }];

输出结果不加锁之前，两个线程输出一样 hello；加锁之后，输出分辨为hello 与world。

3. NSConditionLock
   使用此锁，在线程没有获得锁的情况下，阻塞，即暂停运行，典型用于生产者／消费者模型。

- (instancetype)initWithCondition:(NSInteger)condition;//初始化条件锁
- (void)lockWhenCondition:(NSInteger)condition;//加锁 （条件是：锁空闲，即没被占用；条件成立）
- (BOOL)tryLock; //尝试加锁，成功返回TRUE，失败返回FALSE
- (BOOL)tryLockWhenCondition:(NSInteger)condition;//在指定条件成立的情况下尝试加锁，成功返回TRUE，失败返回FALSE
- (void)unlockWithCondition:(NSInteger)condition;//在指定的条件成立时，解锁
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;//在指定时间前加锁，成功返回TRUE，失败返回FALSE，
- (BOOL)lockWhenCondition:(NSInteger)condition beforeDate:(NSDate *)limit;//条件成立的情况下，在指定时间前加锁，成功返回TRUE，失败返回FALSE，
@property (readonly) NSInteger condition;//条件锁的条件
@property (nullable, copy) NSString *name;//条件锁的名称

举个例子：

  NSConditionLock* myCondition=[[NSConditionLock alloc]init];
    [NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
        for(int i=0;i<5;i++)
        {
            [myCondition lock];
            NSLog(@"当前解锁条件：%d",i);
            sleep(2);
            [myCondition unlockWithCondition:i];
            BOOL isLocked=[myCondition tryLockWhenCondition:2];
            if(isLocked)
            {
                NSLog(@"加锁成功！！！！！");
                [myCondition unlock];
            }
        }
    }];

输出结果，在条件2 解锁之后，等待条件2 的锁加锁成功。

4. NSRecursiveLock
   此锁可以在同一线程中多次被使用，但要保证加锁与解锁使用平衡，多用于递归函数，防止死锁。

- (BOOL)tryLock;//尝试加锁，成功返回TRUE，失败返回FALSE
- (BOOL)lockBeforeDate:(NSDate *)limit;//在指定时间前尝试加锁，成功返回TRUE，失败返回FALSE
@property (nullable, copy) NSString *name;//线程锁名称

使用示例：

-(void)initRecycle:(int)value
{
   [myRecursive lock];
   if(value>0)
   {
       NSLog(@"当前的value值：%d",value);
       sleep(2);
       [self initRecycle:value-1];
   }
   [myRecursive unlock];
}

输出结果： 从你传入的数值一直到1，不会出现死锁

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5、线程安全之原子属性 atomic

原子属性（线程安全）与非原子属性，平时我们@property声明对象属性时会用到nonatomic，是什么意思呢？
苹果系统在我们声明对象属性时默认是atomic，也就是说在读写这个属性的时候，保证同一时间内只有一个线程能够执行。当声明时用的是atomic，通常会生成 _成员变量 如果同时重写了getter&setter _成员变量 就不自动生成。实际上原子属性内部有一个锁，叫做“自旋锁”。
首先我们比较一下“自旋锁” & “互斥锁”的异同，然后回答上面的问题

• 共同点
  都能够保证线程安全
• 不同点
  互斥锁：如果其他线程正在执行锁定的代码，此线程就会进入休眠状态，等待锁打开；然后被唤醒
  自旋锁：如果线程被锁在外面，哥么就会用死循环的方式一直等待锁打开！

无论什么锁，都很消耗性能，效率不高，所以在我们平时开发过程中，会使用nonatomic

@property (strong, nonatomic) NSObject *myNonatomic;
@property (strong,    atomic) NSObject *myAtomic;

根据上面描述，我们得出结论，当我们重写了myAtomic的setter和getter方法

- (void)setMyAtomic:(NSObject *)myAtomic{
      _myAtomic = myAtomic;
}
- (NSObject *)myAtomic{
    return _myAtomic;
}

那么我们就必须声明一个_myAtomic静态变量

@synthesize myAtomic = _myAtomic;

否则系统在编译的时候找不到 _myAtomic

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6、子线程上的Runloop

1. 在介绍子线程上的Runloop之前先来一个有意思的小插曲，我们来介绍一下Runloop，甚至模拟一个Runloop
   Runloop 运行循环
   -在目前iOS开发中，几乎用不到，在以前iOS黑暗时代，程序员会用到
   目的：
   保证程序不退出
   监听事件
   没有事件让程序进入休眠
   区分模式：
   NSDefaultRunLoopMode - 时钟、网络事件
   NSRunLoopCommonModes - 用户交互

模拟Runloop

void click(int type){
    printf("正在运行第%d",type);
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        while (YES) {
            printf("请输入选项 0 表示退出");
            int result = -1;
            scanf("%d",&result);
            if (result == 0) {
                printf("程序结束
");
                break;
            }else{
                click(result);
            }
        }
    }
    return 0;
}

2. 在iOS中，开辟的子线程上的Runloop是默认不开启的，并且子线程中的Runloop开启之后是手动无法关闭的。那么当我们给子线程中重复添加不同任务时并且Runloop没有开启的情况下，子线程无法监听事件（确切说是子线程的Runloop），我们后来添加的任务就无法执行。
   但是我们如果让子线程Runloop一直工作又浪费资源，下面介绍一个OC中常用到的可以控制子线程Runloop的例子：
   首先，Runloop就是一个死循环，那么我们就创建一个死循环，然后声明一个可以判断是否应该退出Runloop循环的属性

@property (assign, nonatomic, getter=isFinished) BOOL finished;

创建子线程并添加任务

    NSThread *t = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(demo) object:nil];
    [t start];
    self.finished = NO;
    [self performSelector:@selector(otherMethod) onThread:t withObject:nil waitUntilDone:NO];

在第一个任务中加入死循环

- (void)demo{
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    //在OC中使用比较多的，退出循环的方式
    while (!self.isFinished) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop]runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:.1]];
    }
    NSLog(@"能来吗？");
}

在最后添加的任务结束后结束死循环

- (void)otherMethod{
    for (int i = 0; i < 10; i ++) {
        NSLog(@"%s   %@",__FUNCTION__,[NSThread currentThread]);

    }
  //让上面方法中的死循环结束
   self.finished = YES;
}