iOS开发之多线程编程

iOS开发之多线程编程

1. 多线程简述

1.1什么是多线程? 解决的问题?

　　多线程是指，编程中在主线程之外开辟的新线程，用于处理一些耗时的、并发的任务。使用多线程可以避免主线程的阻塞，也对一个线程不容易实现的任务提供了思路。在多线程的知识中也涉及队列，锁等概念。

　　在这里科普一下队列的概念，队列：是管理线程的，相当于线程池,能管理线程什么时候执行。队列分为串行队列和并行队列。

　　串行队列：队列中的线程按顺序执行（不会同时执行）

　　并行队列：队列中的线程会并发执行，可能会有一个疑问，队列不是先进先出吗，如果后面的任务执行完了，怎么出去的了。这里需要强调下，任务执行完毕了，不一定出队列。只有前面的任务执行完了，才会出队列。

2.1在iOS开发中我们可能会设计下面几种多线程的使用方式：

　　　　(1)pthred多线程(POSIX标准)，用在类unix系统上。

　　　　(2)NSThread   是对pthred面相对象封装

　　　　(3)NSOperation/NSOperationQueue   是使用GCD实现的一套Objective-C的API

　　　　(4)GCD(Grand Central Dispatch)   是基于C语言的底层API

　　　　　　使用较多，因为：1.支持多核心 2.c和block接口，易使用 3.功能强

2.NSThread的使用

2.1.创建方式2种

    //并行执行(多个任务同时执行)
    //创建新的线程(第一种方式) －－ 对应一个方法
    //创建之后不会立即执行，需要start
    NSThread *thread1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(taskA) object:nil];
    [thread1 start];
    
    
    //创建新的线程（方式2）－－创建并立即执行
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(taskB:) toTarget:self withObject:thread1];

taskA，taskB为线程启动后要执行的方法

2.2.可以使用通知的方式监听线程的结束

[[NSNotificationCenter defaultCenter]addObserver:self selector:@selector(dealThreadExit) name:NSThreadWillExitNotification object:nil];

NSThreadWillExitNotification是一个系统通知，如果要监听某个线程的结束，可以在线程结束位置post一个通知，再用通知名监听线程结束。

2.3.线程的通信和控制

在下面的代码中，由createThread方法创建两个线程，分别执行taskA和taskB。taskA和taskB分别执行在不同的子线程中，在taskB方法中传入thread1的引用，在taskB运行到一定时刻，控制taskA所在线程结束。taskA所在线程在监听到退出请求后，处理事务然后调用 [NSThread exit]; 退出。

-(void)createThread{//创建之后不会立即执行，需要start
    NSThread *thread1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(taskA) object:nil];
    [thread1 start];
    
    
    //创建新的线程（方式2）－－创建并立即执行
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(taskB:) toTarget:self withObject:thread1];
}

-(void)taskA{
    for (int i = 0 ; i<20; i++) {
        if ([[NSThread currentThread]isCancelled]) {
            //退出当前线程
            [NSThread exit];
        }
        NSLog(@"A = %d",i);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.25];
    }
}

-(void)taskB:(NSThread *)thread{
    for (int i = 0 ; i<20; i++) {
        if (i == 10) {
            [thread cancel];
        }
        NSLog(@"B = %d",i);
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.25];
    }  
}

3.线程的同步和锁

线程的同步概念是指，多个线程对同一内存区域同时进行读写操作，这就回引发线程安全问题。当一个线程对数据的修改还没有完成，另一个线程进行访问的时候就会拿到理论上的旧的数据，从而引发问题。锁就是对这一问题的一个解决方案，给数据或方法加锁，每次只能有一个线程占有资源，就可以避免数据混乱的产生。

@interface ViewController ()
{
    int _num;
    NSLock * _lock;
}

   _lock = [[NSLock alloc]init];//初始化

        [_lock lock];
        _num++;
        NSLog(@"add = %d",_num);
        [_lock unlock];    

4.如何在线程中更新UI

在iOS设计中，子线程是不允许更改UI的，UI的更新必须放在主线程中，这时可以在子线程中加入下面的代码，切换到主线程更新UI。

waitUntilDone：参数是一个BOOL值，意思是在提供方法完成之前，当前线程是否等待。

[self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI) withObject:nil waitUntilDone:YES];

5.NSOperation的使用

5.1什么是NSOperation

　　NSOperation 和nsthread相似，实现多线程的一种机制,在NSThread做了更高的抽象，加入block比NSThread简单易用. NSOperation 是一个抽象类，我们一般用它的子类：NSInvocationOperation，NSBlockOperation

5.1NSInvocationOperation的使用

    //NSInvocationOperation
    NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
    //注意：创建之后需要执行，执行的时候默认是同步的
    [invocationOperation start];

task1为线程所要执行的方法。

5.2NSBlockOperation的使用

    //NSBlockOperation
    NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0 ; i<20; i++) {
            NSLog(@"B = %d",i);
        }
    }];
    
    [blockOperation start];

5.3NSOperationQueue的使用

    //操作队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    
    //加入操作到队列，并行开始并行执行，这个操作讲一直存在在队列中知道被执行完毕
　　//并行执行，这两个操作将同时执行

    [queue addOperation:invocationOperation];
    [queue addOperation:blockOperation];

6.GCD的使用

6.1线程创建和方法使用

创建两个异步线程

- (void)createAsyncTask {
    //定义一个队列，这里为一个全局队列，第一个参数为队列的优先级，这里为默认优先级
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    //params1：传入queue，有三种queue
    //1 main queue UI所在
    //2 global queue 全局队列（工作线程）
    //3 自定义queue
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0 ; i<20; i++) {
            NSLog(@"A = %d",i);
        }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0 ; i<20; i++) {
            NSLog(@"B = %d",i);
        }
    });
}

整个程序仅执行一次的方法，可以线程安全的实现单例模式，下面的方法无论调用几次，都只将打印一次runOnce。

-(void)runOnce{
    
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSLog(@"runOnce");
    });
}

延时执行的方法，在“5”的位置可以填写延时的时间，单位为秒。

-(void)delayRun{
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"heh heh heh");
    });
}

将线程加入一个组，整个组的任务执行完毕后可以执行特定的操作

-(void)groupRun{

    //group
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    //add task 7s done
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i<100; i++) {
            NSLog(@"a = %d",i);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.07];
        }
    });
    
    //add task 5s done
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i<100; i++) {
            NSLog(@"b = %d",i);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.05];
        }
    });
    
    //add task 6s done
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        for (int i = 0; i<100; i++) {
            NSLog(@"c = %d",i);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.06];
        }
    });
    
   
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSLog(@"all tasks have done");
    });
}

6.2线程阻塞和执行顺序的讨论

/* 在主队列开启同步任务，为什么会阻塞线程？
 > 在主队列开启同步任务，因为主队列是串行队列，里面的线程是有顺序的，先执行完一个线程才执行下一个线程，而主队列始终就只有一个主线程，主线程是不会执行完毕的，因为他是无限循环的，除非关闭应用程序。因此在主线程开启一个同步任务，同步任务会想抢占执行的资源，而主线程任务一直在执行某些操作，不肯放手。两个的优先级都很高，最终导致死锁，阻塞线程了。
 
 */
- (void)main_queue_deadlock
{

    dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();
    
    NSLog(@"1111");
    
    dispatch_async(q, ^{
        NSLog(@"主队列异步 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@"2222");
    
    // 下面会造成线程死锁
    //    dispatch_sync(q, ^{
    //        NSLog(@"主队列同步 %@", [NSThread currentThread]);
    //    }); 

}

/**
 *  并行队列里开启同步任务是有执行顺序的，只有异步才没有顺序
 */
- (void)concurrent_queue
{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_sync(q, ^{
        NSLog(@"同步任务 %@1111111", [NSThread currentThread]);
        dispatch_sync(q, ^{
            NSLog(@"同步任务 %@2222222", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_sync(q, ^{
            NSLog(@"同步任务 %@333333", [NSThread currentThread]);
        });

    });
    
    dispatch_sync(q, ^{
        NSLog(@"同步任务 %@444444", [NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_sync(q, ^{
        NSLog(@"同步任务 %@555555", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(q, ^{
        NSLog(@"同步任务 %@666666", [NSThread currentThread]);
    });
}

/**
 *  串行队列开启异步任务，是有顺序的
 */
- (void)serial_queue
{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    dispatch_async(q, ^{
        NSLog(@"异步任务 %@1111111", [NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(q, ^{
        NSLog(@"异步任务 %@22222", [NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(q, ^{
        NSLog(@"异步任务 %@3333", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(q, ^{
        NSLog(@"异步任务 %@44444", [NSThread currentThread]);
    });



}

/**
 *  串行队列开启异步任务后嵌套同步任务造成死锁
 */
- (void)serial_queue_deadlock2
{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    
    dispatch_async(q, ^{
        NSLog(@"异步任务 %@", [NSThread currentThread]);
        // 下面开启同步造成死锁：因为串行队列中线程是有执行顺序的，需要等上面开启的异步任务执行完毕，才会执行下面开启的同步任务。而上面的异步任务还没执行完，要到下面的大括号才算执行完毕，而下面的同步任务已经在抢占资源了，就会发生死锁。
        dispatch_sync(q, ^{
            NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
        });

    });

}

/**
 *  串行队列开启同步任务后嵌套同步任务造成死锁
 */
- (void)serial_queue_deadlock1
{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    dispatch_sync(q, ^{
        NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
        // 下面开启同步造成死锁：因为串行队列中线程是有执行顺序的，需要等上面开启的同步任务执行完毕，才会执行下面开启的同步任务。而上面的同步任务还没执行完，要到下面的大括号才算执行完毕，而下面的同步任务已经在抢占资源了，就会发生死锁。
        dispatch_sync(q, ^{
            NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
    });
    NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
}


/**
 *  串行队列开启同步任务后嵌套异步任务不造成死锁
 */
- (void)serial_queue1
{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    dispatch_sync(q, ^{
        NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
        
        // 开启异步，就会开启一个新的线程,不会阻塞线程
        dispatch_async(q, ^{
            NSLog(@"异步任务 %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
    });
    NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);
}