【iOS】从实际出发理解多线程（二）--NSThread高级操作

上篇文章讲了一下NSThread的基本操作，本篇讲一下NSThread的一些高级用法。

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，呢么各个线程读写资源就会存在先后、同时读写资源的操作，因为实在不同线程中，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。这就有可能操作数据混乱和错误。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UI小的线程只有一个，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/NSConditiongLock/NSRecursivelovk/@synchronized都可以实现线程上锁的操作。

1.@synchronized

直接上例子：12306抢火车票

// 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];
    static NSString *str = @"hello";
    [NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
        NSLog(@"%d",[myLock tryLock]);
        [myLock lock];
        NSLog(@"%d",[myLock tryLock]);
        NSLog(@"%@",str);
        str = @"123";
        [myLock unlock];
    }];
    
    [NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
        [myLock lock];
        NSLog(@"%@",str);
        str = @"11111";
        [myLock unlock];
    }];

输出结果不加锁之前，两个线程输出一样都是hello；枷锁之后，输出就会改变hello和123.

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

输出结果：

4.NSRecursiveLock

此锁可再同一线程中多次被使用，但要保证加锁和解锁使用平衡，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

举个例子：

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

线性安全之原子属性atomic

原子属性（线程安全）与非原子属性，是什么意思呢？

苹果系统在我们声明对象属性时默认是atomic，也就是在读写这个属性时，保证同一时间内只有一个线程能都执行，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方法，_a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。

自旋锁和互斥锁

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，那么就会用死循环的方式一直等待锁打开！

自旋锁是一种互斥锁的实现方式，相比较一般的互斥锁会在等待期间放弃cpu，自旋锁则是不断循环并测试锁的状态，会一直占用cpu。

互斥锁：用于保护临界区，确保同一时间只有一个线程访问数据。对共享资源的访问，先对互斥量进行加锁，如果互斥量已经上锁，调用线程会阻塞，直到互斥量被解锁。在完成了对共享资源的访问后，要对互斥量进行解锁。
临界区：每个进程中访问临界资源的那段程序称为临界区，每次只允许一个进程进入临界区，进入后不允许其他进程进入。
自旋锁：与互斥量类似，它不是通过休眠使进程阻塞，而是在获取锁之前一直处于忙等(自旋)阻塞状态。用在以下情况：锁持有的时间短，而且线程并不希望在重新调度上花太多的成本。"原地打转"。

信号量：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

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。

举个例子

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

// 当我们重写了myAtomic的setter和getter方法时
- (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

子线程的Runloop

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;
}

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;
}