資源準(zhǔn)備
多線程蘋果官方文檔
objc源碼下載：多個版本的objc源碼
線程和進程
線程和進程的定義
什么是進程
進程是指在系統(tǒng)中正在運行的一個應(yīng)用程序；
每個進程都是獨立的，每個進程均運行在其專用的且受保護的內(nèi)存空間中；
通過活動監(jiān)視器可查看
Mac系統(tǒng)中所開啟的進程；MAC是多進程的，iOS是單進程的。
什么是線程
線程是進程的基本執(zhí)行單元，一個進程中的所以任務(wù)都在線程中執(zhí)行；
進程要想執(zhí)行任務(wù)，必須得有線程，一個進程至少要有一條線程；
程序啟動會默認(rèn)開啟一條線程，這條線程稱之為主線程或UI線程；
進程中包含多個線程，進程負(fù)責(zé)任務(wù)的調(diào)度，線程負(fù)責(zé)任務(wù)的執(zhí)行。在iOS中并不支持多進程，所有程序都是單一進程運行，進程之間相互獨立。
線程與進程的關(guān)系
進程與線程的關(guān)系，涉及地址空間和資源擁有兩個方面：
地址空間：同一進程的線程共享本進程的地址空間，而進程與進程之間是獨立的地址空間；
資源擁有：同一進程的線程共享本進程的資源，如：內(nèi)存、IO、CPU等，而進程與進程之間的資源是獨立的。
兩者的使用特點：
①、一個進程崩潰后，在保護模式下不會對其他進程產(chǎn)生影響，但一個線程崩潰會導(dǎo)致整個進程都死掉。所以多進程要比多線程健壯；
②、進程切換時，消耗的資源大，效率高。所以涉及到頻繁的切換時，使用線程要好于進程。如果要求同時進行并且又要共享某些變量的并發(fā)操作，只能用線程不能用進程；
③、執(zhí)行過程：每個獨立的進程有一個程序運行的入口、順序執(zhí)行序列和程序入口。但是線程不能獨立執(zhí)行，必須依存在應(yīng)用程序中，由應(yīng)用程序提供多個線程執(zhí)行控制；
④、線程是處理器調(diào)度的基本單位，但是進程不是；
⑤、線程沒有地址空間，線程包含在進程地址空間中；
線程局部存儲（TLS）
線程局部存儲全稱：Thread Local Storage：線程是沒有地址空間的，但是存在線程局部存儲。線程局部存儲是某些操作系統(tǒng)為線程單獨提供的私有空間，但通常只具有很有限的容量。
在以前的文章：類的加載 上，里面就有分析。在objc源碼中，_objc_init方法中包含了對tls的初始化操作，如下圖：
在 tls_init 中的詳細(xì)實現(xiàn)：
多線程
多線程的原理
iOS中的多線程，由CPU在多個任務(wù)之間進行快速切換，CPU調(diào)度線程的時間足夠快，就造成了多線程的 同時 執(zhí)行的效果；所以，多線程并不是真正的并發(fā)。而真正的并發(fā)，必須建立在多核CPU的基礎(chǔ)上；
多線程的意義
優(yōu)點：
線程上的任務(wù)執(zhí)行完后，線程會自動銷毀。
適當(dāng)提高資源的利用率(CPU、內(nèi)存等)。
適當(dāng)提高執(zhí)行效率。
缺點
程序設(shè)計更加復(fù)雜（如線程間的通訊，多線程的數(shù)據(jù)共享等）。
線程越多，CPU在調(diào)度線程上的開銷越大。
如果開啟大量線程，會占用大量內(nèi)存空間，降低程序性能。
開啟線程需要占用一定的內(nèi)存空間(參照下面 線程成本 )，默認(rèn)情況下，每一個線程都占512KB。
時間片
時間片的定義： CPU在多個任務(wù)之間進行快速切換，這個時間間隔就是時間片。
單核CPU同一時間，CPU只能處理1個線程換言之，同一時間只有
1個線程在執(zhí)行。多線程同時執(zhí)行：
是
CPU快速的在多個線程之間的切換。CPU調(diào)度線程的時間足夠快，就造成了多線程的同時執(zhí)行的效果。如果線程數(shù)非常多，
CPU會在N個線程之間切換，消耗大量的CPU資源。每個線程被調(diào)度的次數(shù)會降低，線程的執(zhí)行效率會降低。
線程的成本
線程在內(nèi)存使用和性能方面，需要消耗程序和系統(tǒng)一定的代價；
每個線程都需要在內(nèi)核的內(nèi)存空間和程序的內(nèi)存空間中進行分配內(nèi)存；
管理線程和協(xié)調(diào)線程，需要調(diào)度所需的核心結(jié)構(gòu)，使用有限內(nèi)存存儲在內(nèi)核中；
線程的堆棧空間和每個線程的數(shù)據(jù)存儲在程序的內(nèi)存空間中；
大多數(shù)結(jié)構(gòu)都是在第一次創(chuàng)建線程時，創(chuàng)建和初始化的 ---- 由于需要與內(nèi)核進行交互，這個進程的開銷相對較大。
以下表格中，量化了在應(yīng)用程序中創(chuàng)建一個新的用戶級線程的大約成本。其中一些成本是可配置的，比如分配給次級線程的堆?？臻g量。創(chuàng)建線程的時間成本是一個粗略的近似值，應(yīng)該僅用于彼此之間的相對比較。線程創(chuàng)建時間的差異很大，這取決于處理器負(fù)載、計算機的速度以及可用的系統(tǒng)和程序內(nèi)存的數(shù)量。
線程創(chuàng)建成本：
多線程技術(shù)方案
C 與 OC 的橋接
__bridge只做類型轉(zhuǎn)換，但是不修改對象(內(nèi)存)管理權(quán)。__bridge_retained(也可以使用CFBridgingRetain)將Objective-C的對象轉(zhuǎn)換為Core Foundation的對象，同時將對象(內(nèi)存)的管理權(quán)交給我們，后續(xù)需要使用CFRelease或者相關(guān)方法來釋放對象。__bridge_transfer(也可以使用CFBridgingRelease)將Core Foundation的對象 轉(zhuǎn)換為Objective-C的對象，同時將對象(內(nèi)存)的管理權(quán)交給ARC。
線程生命周期
新建：實例化線程對象；
就緒：線程對象調(diào)用
start方法，將線程對象加入可調(diào)度線程池，等待CPU的調(diào)用（調(diào)用start方法并不會立即執(zhí)行，而是進入就緒狀態(tài)，之后會經(jīng)過CPU的調(diào)度，才會進入運行狀態(tài)）；運行：
CPU負(fù)責(zé)調(diào)度可調(diào)度線程池中線程的執(zhí)行，在線程執(zhí)行完成之前，其狀態(tài)可能會在就緒和運行之間來回切換，這個變化是由CPU負(fù)責(zé)；阻塞：當(dāng)滿足某個預(yù)定條件時，可以使用休眠，即：
sleep，或者同步鎖，阻塞線程執(zhí)行。當(dāng)進入sleep時，會重新將線程加入就緒中。下面關(guān)于休眠的時間設(shè)置，都是NSThread的API：sleepUntilDate：阻塞當(dāng)前線程，直到指定的時間為止，即休眠到指定時間；sleepForTimeInterval：在給定的時間間隔內(nèi)休眠線程，即指定休眠時長；同步鎖：
@synchronized(self)；死亡：分為兩種情況：
正常死亡，即：線程執(zhí)行完畢；
非正常死亡，即：當(dāng)滿足某個條件后，在線程內(nèi)部或者主線程中終止執(zhí)行（調(diào)用
exit方法等退出）；
線程池原理
①、判斷核心線程池是否都正在執(zhí)行任務(wù)：
如果返回
NO，創(chuàng)建新的工作線程去執(zhí)行；如果返回
YES，進入②；②、判斷線程池工作隊列是否飽滿：
如果返回
NO，將任務(wù)存儲到工作隊列，等待CPU調(diào)度如果返回
YES，進入③；③、判斷線程池中的線程是否都處于執(zhí)行狀態(tài)：
如果返回
NO，安排可調(diào)度線程池中空閑的線程去執(zhí)行任務(wù)如果返回
YES，進入④；-
④、交給
飽和策略去執(zhí)行，分為以下四種拒絕策略：四種拒絕策略均實現(xiàn)的
RejectedExecutionHandler接口。 AbortPolicy：拋出RejectedExecutionExeception異常，阻止系統(tǒng)正常運行CallerRunsPolicy：將任務(wù)回退到調(diào)用者DisOldestPolicy：丟掉等待最久的任務(wù)DisCardPolicy：直接丟棄任務(wù)
面試題分析
影響任務(wù)執(zhí)行速度的因素有哪些
這個問題可以從一下幾個維度分析：CPU的調(diào)度情況、任務(wù)的復(fù)雜度、任務(wù)的優(yōu)先級、線程狀態(tài)。
目前iOS中，線程優(yōu)先級的threadPriority屬性已經(jīng)棄用，被NSQualityOfService類型的qualityOfService所代替，看先底層的枚舉設(shè)置：
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSQualityOfService) { NSQualityOfServiceUserInteractive = 0x21, NSQualityOfServiceUserInitiated = 0x19, NSQualityOfServiceUtility = 0x11, NSQualityOfServiceBackground = 0x09, NSQualityOfServiceDefault = -1 } API_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0), watchos(2.0), tvos(9.0)); </pre>
開發(fā)者自己指定：
NSQualityOfService：服務(wù)質(zhì)量。用于表示工作的性質(zhì)和對系統(tǒng)的重要性。當(dāng)存在資源爭用時，使用高質(zhì)量的服務(wù)類比使用低質(zhì)量的服務(wù)類獲得更多的資源NSQualityOfServiceUserInteractive：用于直接涉及提供交互式UI的工作。例如：處理控制事件或在屏幕上繪圖；NSQualityOfServiceUserInitiated：用于執(zhí)行用戶明確要求的工作，并且為了允許進一步的用戶交互，必須立即顯示這些工作的結(jié)果。例如：在用戶在郵件列表中選擇郵件后加載郵件；NSQualityOfServiceUtility：用于執(zhí)行用戶不太可能立即等待結(jié)果的工作。這項工作可能是由用戶請求的，也可能是自動啟動的，并且通常使用非模式進度指示器在用戶可見的時間尺度上操作。例如：定期內(nèi)容更新或批量文件操作，如媒體導(dǎo)入；NSQualityOfServiceBackground：用于非用戶發(fā)起或不可見的工作。通常，用戶甚至不知道正在進行這項工作。例如：預(yù)抓取內(nèi)容、搜索索引、備份或與外部系統(tǒng)同步數(shù)據(jù)；NSQualityOfServiceDefault：表示沒有明確的服務(wù)質(zhì)量信息。只要可能，適當(dāng)?shù)姆?wù)質(zhì)量是根據(jù)可用的資源確定的。否則，使用NSQualityOfServiceUserInteractive和NSQualityOfServiceUtility之間的服務(wù)質(zhì)量級別。-
優(yōu)先級反轉(zhuǎn)
線程分為以下兩種：
IO密集型，頻繁等待的線程；CPU密集型，很少等待的線程；IO密集型比CPU密集型更容易得到線程優(yōu)先級的提升。I(Input輸入) / O(Output輸出)操作的速度是最慢的，并且等待頻繁，如果它的優(yōu)先級又低，很容易被飽和策略所淘汰；為了避免這種情況，當(dāng)
CPU發(fā)現(xiàn)一個頻繁等待的線程，會將其優(yōu)先級提升，從而提升線程被執(zhí)行的可能性。-
優(yōu)先級的影響因素
用戶指定線程的服務(wù)質(zhì)量；
根據(jù)線程等待的頻繁程度提高或降低；
長時間不執(zhí)行的線程，提升它的優(yōu)先級。
線程安全
當(dāng)多個線程同時訪問同一塊資源時，很容易引發(fā)資源搶奪，造成數(shù)據(jù)錯亂和數(shù)據(jù)安全問題，有以下兩種解決方案：
互斥鎖（同步鎖）：@synchronized
自旋鎖
最常見的，當(dāng)多窗口賣票時，如下圖所示，會產(chǎn)生資源的搶奪，這時我們的常規(guī)操作就是加鎖。
互斥鎖
用于保護臨界區(qū)，確保同一時間，只有一條線程能夠執(zhí)行；
如果代碼中只有一個地方需要加鎖，大多都使用self，這樣可以避免單獨再創(chuàng)建一個鎖對象；
加了互斥鎖的代碼，當(dāng)新線程訪問時，如果發(fā)現(xiàn)其他線程正在執(zhí)行鎖定的代碼，新線程就會進入休眠。
使用互斥鎖的注意事項：
互斥鎖的鎖定范圍，應(yīng)該盡量小，鎖定范圍越大，效率越差；
能夠加鎖的任意NSObject對象；
鎖對象一定要保證所有的線程都能夠訪問。
自旋鎖
自旋鎖與互斥鎖類似，但它不是通過休眠使線程阻塞，而是在獲取鎖之前一直處于忙等（即原地打轉(zhuǎn)，稱為自旋）阻塞狀態(tài)；
使用場景：鎖持有的時間短，且線程不希望在重新調(diào)度上花太多成本時，就需要使用自旋鎖，屬性修飾符atomic，本身就有一把自旋鎖；
加入了自旋鎖，當(dāng)新線程訪問代碼時，如果發(fā)現(xiàn)有其他線程正在鎖定代碼，新線程會用死循環(huán)的方法，一直等待鎖定的代碼執(zhí)行完成，即不停的嘗試執(zhí)行代碼，比較消耗性能。
自旋鎖與互斥鎖異同點
相同點：
在同一時間，保證只有一條線程執(zhí)行任務(wù)，即保證了相應(yīng)同步的功能。
不同點：
互斥鎖：發(fā)現(xiàn)其他線程執(zhí)行，當(dāng)前線程休眠（即就緒狀態(tài)），進入等待執(zhí)行，即掛起。一直等其他線程打開之后，然后喚醒執(zhí)行；
自旋鎖：發(fā)現(xiàn)其他線程執(zhí)行，當(dāng)前線程一直詢問（即一直訪問），處于忙等狀態(tài)，耗費的性能比較高。
使用場景：
根據(jù)任務(wù)復(fù)雜度區(qū)分，使用不同的鎖，但判斷不全時，更多是使用互斥鎖去處理；
當(dāng)前的任務(wù)狀態(tài)比較短小精悍時，用自旋鎖；
反之的，用互斥鎖。
atomic & nonatomic
atomic與nonatomic的作用
atomic和nonatomic用于屬性的修飾，兩種修飾符的特定分別如下：
atomic是原子屬性，為多線程開發(fā)準(zhǔn)備的，是默認(rèn)屬性，需要消耗大量的資源
僅僅在屬性的setter方法中，增加了鎖（自旋鎖），能夠保證同一時間，只有一條線程對屬性進行寫操作；
同一時間單線程寫，多線程讀的線程處理技術(shù)；
Mac開發(fā)中常用。
nonatomic是非原子屬性，適合內(nèi)存小的移動設(shè)備
沒有鎖，性能高；
移動端開發(fā)常用。
然而iOS官方建議：
所有屬性都聲明為nonatomic，避免多線程搶奪同一塊資源。
盡量將加鎖、資源搶奪的業(yè)務(wù)邏輯交給服務(wù)器端處理，減小移動客戶端的壓力。
atomic與nonatomic的區(qū)別
atomic
原子屬性(線程安全)，針對多線程設(shè)計的，默認(rèn)值；
保證同一時間只有一個線程能夠?qū)懭?，但是同一個時間多個線程都可以取值；
atomic本身就有一把鎖（自旋鎖），支持單寫多讀。單個線程寫入，多個線程可以讀??；
線程安全，需要消耗大量的資源。
nonatomic
非原子屬性；
非線程安全，適合內(nèi)存小的移動設(shè)備。
源碼分析
打開objc源碼，找到objc_setProperty的方法實現(xiàn)，看源碼：
void objc_setProperty(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, id newValue, BOOL atomic, signed char shouldCopy) { bool copy = (shouldCopy && shouldCopy != MUTABLE_COPY); bool mutableCopy = (shouldCopy == MUTABLE_COPY); reallySetProperty(self, _cmd, newValue, offset, atomic, copy, mutableCopy); } </pre>
接著，再進入reallySetProperty方法，看源碼：
atomic修飾，增加了spinlock_t的鎖操作；
所以atomic是標(biāo)示，自身并不是鎖。而atomic所謂的自旋鎖，由底層代碼實現(xiàn)。
線程與Runloop的關(guān)系
Runloop與線程是一一對應(yīng)的，一個Runloop對應(yīng)一個核心的線程。為什么說是核心的，是因為Runloop是可以嵌套的，但核心只能有一個，它們的關(guān)系保存在一個全局的字典里；
Runloop是來管理線程的，當(dāng)線程的Runloop被開啟后，線程會在執(zhí)行完任務(wù)后進入休眠狀態(tài)，有了任務(wù)就會被喚醒去執(zhí)行任務(wù)；
Runloop在第一次獲取時被創(chuàng)建，在線程結(jié)束時被銷毀；
主線程的Runloop，在程序啟動時默認(rèn)創(chuàng)建；
對于子線程來說，Runloop是懶加載的，只有當(dāng)我們使用的時候才會創(chuàng)建。所以，當(dāng)子線程使用定時器時，要確保子線程的Runloop被創(chuàng)建，不然定時器無法回調(diào)。
線程之間的通訊
在某些時候，線程可能需要處理新的工作請求或向您的應(yīng)用程序的主線程報告它們的進度。在這些情況下，線程之間的通信變得必要，您需要一種將信息從一個線程獲取到另一個線程的方法。
線程之間的通信方式有很多種，每種方式都有自己的優(yōu)點和缺點。
配置線程本地存儲列出了您可以在OS X中使用的最常見的通信機制。除了消息隊列和Cocoa分布式對象，這些技術(shù)在iOS中也可用。
按通訊機制的復(fù)雜度升序排列：
