多線程 | iOS多線程概念

本文主要是分享iOS多線程的相關(guān)內(nèi)容，為了更系統(tǒng)的講解，將分為以下7個(gè)方面來展開描述。

  1. 多線程的基本概念

  2. 線程的狀態(tài)與生命周期

  3. 多線程的四種解決方案：pthread，NSThread，GCD，NSOperation

  4. 線程安全問題

  5. NSThread的使用

  6. GCD的理解與使用

  7. NSOperation的理解與使用

Demo在這里：WHMultiThreadDemo

Demo的運(yùn)行g(shù)if圖如下：

3873004-91f6923a8fc230d3.gif

一、多線程的基本概念

  • 進(jìn)程：可以理解成一個(gè)運(yùn)行中的應(yīng)用程序，是系統(tǒng)進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位，是操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，主要管理資源。

  • 線程：是進(jìn)程的基本執(zhí)行單元，一個(gè)進(jìn)程對應(yīng)多個(gè)線程。

  • 主線程：處理UI，所有更新UI的操作都必須在主線程上執(zhí)行。不要把耗時(shí)操作放在主線程，會卡界面。

  • 多線程：在同一時(shí)刻，一個(gè)CPU只能處理1條線程，但CPU可以在多條線程之間快速的切換，只要切換的足夠快，就造成了多線程一同執(zhí)行的假象。

  • 線程就像火車的一節(jié)車廂，進(jìn)程則是火車。車廂（線程）離開火車（進(jìn)程）是無法跑動的，而火車（進(jìn)程）至少有一節(jié)車廂（主線程）。多線程可以看做多個(gè)車廂，它的出現(xiàn)是為了提高效率。

  • 多線程是通過提高資源使用率來提高系統(tǒng)總體的效率。

  • 我們運(yùn)用多線程的目的是：將耗時(shí)的操作放在后臺執(zhí)行！

二、線程的狀態(tài)與生命周期

下圖是線程狀態(tài)示意圖，從圖中可以看出線程的生命周期是：新建 - 就緒 - 運(yùn)行 - 阻塞 - 死亡

image.png

下面分別闡述線程生命周期中的每一步

  • 新建：實(shí)例化線程對象

  • 就緒：向線程對象發(fā)送start消息，線程對象被加入可調(diào)度線程池等待CPU調(diào)度。

  • 運(yùn)行：CPU 負(fù)責(zé)調(diào)度可調(diào)度線程池中線程的執(zhí)行。線程執(zhí)行完成之前，狀態(tài)可能會在就緒和運(yùn)行之間來回切換。就緒和運(yùn)行之間的狀態(tài)變化由CPU負(fù)責(zé)，程序員不能干預(yù)。

  • 阻塞：當(dāng)滿足某個(gè)預(yù)定條件時(shí)，可以使用休眠或鎖，阻塞線程執(zhí)行。sleepForTimeInterval（休眠指定時(shí)長），sleepUntilDate（休眠到指定日期），@synchronized(self)：（互斥鎖）。

  • 死亡：正常死亡，線程執(zhí)行完畢。非正常死亡，當(dāng)滿足某個(gè)條件后，在線程內(nèi)部中止執(zhí)行/在主線程中止線程對象

  • 還有線程的exit和cancel

  • [NSThread exit]：一旦強(qiáng)行終止線程，后續(xù)的所有代碼都不會被執(zhí)行。

  • [thread cancel]取消：并不會直接取消線程，只是給線程對象添加 isCancelled 標(biāo)記。

三、多線程的四種解決方案

多線程的四種解決方案分別是：pthread，NSThread，GCD， NSOperation。

下圖是對這四種方案進(jìn)行了解讀和對比。

image.png

四、線程安全問題

當(dāng)多個(gè)線程訪問同一塊資源時(shí)，很容易引發(fā)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂和數(shù)據(jù)安全問題。就好比幾個(gè)人在同一時(shí)修改同一個(gè)表格，造成數(shù)據(jù)的錯(cuò)亂。

解決多線程安全問題的方法

  • 方法一：互斥鎖（同步鎖）
@synchronized(鎖對象) {
    // 需要鎖定的代碼
   }

判斷的時(shí)候鎖對象要存在，如果代碼中只有一個(gè)地方需要加鎖，大多都使用self作為鎖對象，這樣可以避免單獨(dú)再創(chuàng)建一個(gè)鎖對象。

加了互斥做的代碼，當(dāng)新線程訪問時(shí)，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(jìn)入休眠。

  • 方法二：自旋鎖

加了自旋鎖，當(dāng)新線程訪問代碼時(shí)，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)的方式，一直等待鎖定的代碼執(zhí)行完成。相當(dāng)于不停嘗試執(zhí)行代碼，比較消耗性能。

屬性修飾atomic本身就有一把自旋鎖。

下面說一下屬性修飾nonatomic 和 atomic

nonatomic 非原子屬性,同一時(shí)間可以有很多線程讀和寫
atomic 原子屬性(線程安全)，保證同一時(shí)間只有一個(gè)線程能夠?qū)懭?但是同一個(gè)時(shí)間多個(gè)線程都可以取值)，atomic 本身就有一把鎖(自旋鎖)
atomic：線程安全，需要消耗大量的資源
nonatomic：非線程安全，不過效率更高，一般使用nonatomic

五、NSThread的使用

No.1：NSThread創(chuàng)建線程

NSThread有三種創(chuàng)建方式：

  • init方式

  • detachNewThreadSelector創(chuàng)建好之后自動啟動

  • performSelectorInBackground創(chuàng)建好之后也是直接啟動

/** 方法一，需要start */

NSThread *thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(doSomething1:) object:@``"NSThread1"``];

// 線程加入線程池等待CPU調(diào)度，時(shí)間很快，幾乎是立刻執(zhí)行

[thread1 start];

/** 方法二，創(chuàng)建好之后自動啟動 */

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(doSomething2:) toTarget:self withObject:@``"NSThread2"``];

/** 方法三，隱式創(chuàng)建，直接啟動 */

[self performSelectorInBackground:@selector(doSomething3:) withObject:@``"NSThread3"``];

- (void)doSomething1:(NSObject *)object {

// 傳遞過來的參數(shù)

NSLog(@``"%@"``,object);

NSLog(@``"doSomething1：%@"``,[NSThread currentThread]);

}

- (void)doSomething2:(NSObject *)object {

NSLog(@``"%@"``,object);

NSLog(@``"doSomething2：%@"``,[NSThread currentThread]);

}

- (void)doSomething3:(NSObject *)object {

NSLog(@``"%@"``,object);

NSLog(@``"doSomething3：%@"``,[NSThread currentThread]);

}

No.2：NSThread的類方法

  • 返回當(dāng)前線程
// 當(dāng)前線程

[NSThread currentThread];

NSLog(@``"%@"``,[NSThread currentThread]);

// 如果number=1，則表示在主線程，否則是子線程

打印結(jié)果：{number = 1, name = main}
  • 阻塞休眠
//休眠多久

[NSThread sleepForTimeInterval:2];

//休眠到指定時(shí)間

[NSThread sleepUntilDate:[NSDate date]];
  • 類方法補(bǔ)充
//退出線程

[NSThread exit];

//判斷當(dāng)前線程是否為主線程

[NSThread isMainThread];

//判斷當(dāng)前線程是否是多線程

[NSThread isMultiThreaded];

//主線程的對象

NSThread *mainThread = [NSThread mainThread];

No.3：NSThread的一些屬性

//線程是否在執(zhí)行

thread.isExecuting;

//線程是否被取消

thread.isCancelled;

//線程是否完成

thread.isFinished;

//是否是主線程

thread.isMainThread;

//線程的優(yōu)先級，取值范圍0.0到1.0，默認(rèn)優(yōu)先級0.5，1.0表示最高優(yōu)先級，優(yōu)先級高，CPU調(diào)度的頻率高

thread.threadPriority;

Demo：WHMultiThreadDemo

六、GCD的理解與使用

No.1：GCD的特點(diǎn)

  • GCD會自動利用更多的CPU內(nèi)核

  • GCD自動管理線程的生命周期（創(chuàng)建線程，調(diào)度任務(wù)，銷毀線程等）

  • 程序員只需要告訴 GCD 想要如何執(zhí)行什么任務(wù)，不需要編寫任何線程管理代碼

No.2：GCD的基本概念

  • 任務(wù)（block）：任務(wù)就是將要在線程中執(zhí)行的代碼，將這段代碼用block封裝好，然后將這個(gè)任務(wù)添加到指定的執(zhí)行方式（同步執(zhí)行和異步執(zhí)行），等待CPU從隊(duì)列中取出任務(wù)放到對應(yīng)的線程中執(zhí)行。

  • 同步（sync）：一個(gè)接著一個(gè)，前一個(gè)沒有執(zhí)行完，后面不能執(zhí)行，不開線程。

  • 異步（async）：開啟多個(gè)新線程，任務(wù)同一時(shí)間可以一起執(zhí)行。異步是多線程的代名詞

  • 隊(duì)列：裝載線程任務(wù)的隊(duì)形結(jié)構(gòu)。(系統(tǒng)以先進(jìn)先出的方式調(diào)度隊(duì)列中的任務(wù)執(zhí)行)。在GCD中有兩種隊(duì)列：串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列。

  • 并發(fā)隊(duì)列：線程可以同時(shí)一起進(jìn)行執(zhí)行。實(shí)際上是CPU在多條線程之間快速的切換。（并發(fā)功能只有在異步（dispatch_async）函數(shù)下才有效）

  • 串行隊(duì)列：線程只能依次有序的執(zhí)行。

  • GCD總結(jié)：將任務(wù)(要在線程中執(zhí)行的操作block)添加到隊(duì)列(自己創(chuàng)建或使用全局并發(fā)隊(duì)列)，并且指定執(zhí)行任務(wù)的方式(異步dispatch_async，同步dispatch_sync)

No.3：隊(duì)列的創(chuàng)建方法

  • 使用dispatch_queue_create來創(chuàng)建隊(duì)列對象，傳入兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)參數(shù)表示隊(duì)列的唯一標(biāo)識符，可為空。第二個(gè)參數(shù)用來表示串行隊(duì)列（DISPATCH_QUEUE_SERIAL）或并發(fā)隊(duì)列（DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT）。
// 串行隊(duì)列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(``"test"``, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

// 并發(fā)隊(duì)列

dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create(``"test"``, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  • GCD的隊(duì)列還有另外兩種：

主隊(duì)列：主隊(duì)列負(fù)責(zé)在主線程上調(diào)度任務(wù)，如果在主線程上已經(jīng)有任務(wù)正在執(zhí)行，主隊(duì)列會等到主線程空閑后再調(diào)度任務(wù)。通常是返回主線程更新UI的時(shí)候使用。dispatch_get_main_queue()

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

// 耗時(shí)操作放在這里

3

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{

// 回到主線程進(jìn)行UI操作

3

});

});
  • 全局并發(fā)隊(duì)列：全局并發(fā)隊(duì)列是就是一個(gè)并發(fā)隊(duì)列，是為了讓我們更方便的使用多線程。dispatch_get_global_queue(0, 0)
//全局并發(fā)隊(duì)列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

//全局并發(fā)隊(duì)列的優(yōu)先級

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高優(yōu)先級

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默認(rèn)（中）優(yōu)先級

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低優(yōu)先級

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后臺優(yōu)先級

//iOS8開始使用服務(wù)質(zhì)量，現(xiàn)在獲取全局并發(fā)隊(duì)列時(shí)，可以直接傳0

dispatch_get_global_queue(0, 0);

No.4：同步/異步/任務(wù)、創(chuàng)建方式

同步（sync）使用dispatch_sync來表示。

異步（async）使用dispatch_async。

任務(wù)就是將要在線程中執(zhí)行的代碼，將這段代碼用block封裝好。

代碼如下：

// 同步執(zhí)行任務(wù)

dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

// 任務(wù)放在這個(gè)block里

NSLog(@``"我是同步執(zhí)行的任務(wù)"``);

});

// 異步執(zhí)行任務(wù)

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

// 任務(wù)放在這個(gè)block里

NSLog(@``"我是異步執(zhí)行的任務(wù)"``);

});

Demo：WHMultiThreadDemo

No.5：GCD的使用

由于有多種隊(duì)列（串行/并發(fā)/主隊(duì)列）和兩種執(zhí)行方式（同步/異步），所以他們之間可以有多種組合方式。

  1. 串行同步

  2. 串行異步

  3. 并發(fā)同步

  4. 并發(fā)異步

  5. 主隊(duì)列同步

  6. 主隊(duì)列異步

  • 串行同步

執(zhí)行完一個(gè)任務(wù)，再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。不開啟新線程。

/** 串行同步 */

- (void)syncSerial {

NSLog(@"\n\n**************串行同步***************\n\n");

// 串行隊(duì)列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(``"test"``, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

// 同步執(zhí)行

dispatch_sync(queue, ^{

for (int i = 0; i < 3; i++) {

NSLog(@``"串行同步1   %@"``,[NSThread currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue, ^{

for  (int i = 0; i < 3; i++) {

NSLog(@``"串行同步2   %@"``,[NSThread currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue, ^{

for (int i = 0; i < 3; i++) {

NSLog(@``"串行同步3   %@"``,[NSThread currentThread]);

}

});

}

輸入結(jié)果為順序執(zhí)行，都在主線程：

`串行同步1   {number = 1, name = main}`

`串行同步1   {number = 1, name = main}`

`串行同步1   {number = 1, name = main}`

`串行同步2   {number = 1, name = main}`

`串行同步2   {number = 1, name = main}`

`串行同步2   {number = 1, name = main}`

`串行同步3   {number = 1, name = main}`

`串行同步3   {number = 1, name = main}`

`串行同步3   {number = 1, name = main}`
  • 串行異步

開啟新線程，但因?yàn)槿蝿?wù)是串行的，所以還是按順序執(zhí)行任務(wù)。

`/** 串行異步 */`

`- (void)asyncSerial {`

`NSLog(@``"\n\n**************串行異步***************\n\n"``);`

`// 串行隊(duì)列`

`dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(``"test"``, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);`

`// 同步執(zhí)行`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"串行異步1   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"串行異步2   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"串行異步3   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`}`

輸入結(jié)果為順序執(zhí)行，有不同線程：

`串行異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步2   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步2   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步2   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步3   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步3   {number = 3, name = (``null``)}`

`串行異步3   {number = 3, name = (``null``)}`
  • 并發(fā)同步

因?yàn)槭峭降?，所以?zhí)行完一個(gè)任務(wù)，再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。不會開啟新線程。

`/** 并發(fā)同步 */`

`- (void)syncConcurrent {`

`3`

`NSLog(@``"\n\n**************并發(fā)同步***************\n\n"``);`

`3`

`// 并發(fā)隊(duì)列`

`dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(``"test"``, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);`

`3`

`// 同步執(zhí)行`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"并發(fā)同步1   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"并發(fā)同步2   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"并發(fā)同步3   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`}`

輸入結(jié)果為順序執(zhí)行，都在主線程：

`并發(fā)同步1   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步1   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步1   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步2   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步2   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步2   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步3   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步3   {number = 1, name = main}`

`并發(fā)同步3   {number = 1, name = main}`
  • 并發(fā)異步

任務(wù)交替執(zhí)行，開啟多線程。

`/** 并發(fā)異步 */`

`- (void)asyncConcurrent {`

`NSLog(@``"\n\n**************并發(fā)異步***************\n\n"``);`

`// 并發(fā)隊(duì)列`

`dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(``"test"``, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);`

`// 同步執(zhí)行`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"并發(fā)異步1   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"并發(fā)異步2   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"并發(fā)異步3   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`}`

輸入結(jié)果為無序執(zhí)行，有多條線程：


`并發(fā)異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步2   {number = 4, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步3   {number = 5, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步2   {number = 4, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步3   {number = 5, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步2   {number = 4, name = (``null``)}`

`并發(fā)異步3   {number = 5, name = (``null``)}`
  • 主隊(duì)列同步

如果在主線程中運(yùn)用這種方式，則會發(fā)生死鎖，程序崩潰。

`/** 主隊(duì)列同步 */`

`- (void)syncMain {`

`NSLog(@``"\n\n**************主隊(duì)列同步，放到主線程會死鎖***************\n\n"``);`

`// 主隊(duì)列`

`dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"主隊(duì)列同步1   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"主隊(duì)列同步2   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"主隊(duì)列同步3   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`}`

主隊(duì)列同步造成死鎖的原因：

  1. 如果在主線程中運(yùn)用主隊(duì)列同步，也就是把任務(wù)放到了主線程的隊(duì)列中。

  2. 而同步對于任務(wù)是立刻執(zhí)行的，那么當(dāng)把第一個(gè)任務(wù)放進(jìn)主隊(duì)列時(shí)，它就會立馬執(zhí)行。

  3. 可是主線程現(xiàn)在正在處理syncMain方法，任務(wù)需要等syncMain執(zhí)行完才能執(zhí)行。

  4. syncMain執(zhí)行到第一個(gè)任務(wù)的時(shí)候，又要等第一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完才能往下執(zhí)行第二個(gè)和第三個(gè)任務(wù)。

  5. 這樣syncMain方法和第一個(gè)任務(wù)就開始了互相等待，形成了死鎖。

  • 主隊(duì)列異步

在主線程中任務(wù)按順序執(zhí)行。

`/** 主隊(duì)列異步 */`

`- (void)asyncMain {`

`NSLog(@``"\n\n**************主隊(duì)列異步***************\n\n"``);`

`// 主隊(duì)列`

`dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"主隊(duì)列異步1   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"主隊(duì)列異步2   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_sync(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"主隊(duì)列異步3   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`}`

輸入結(jié)果為在主線程中按順序執(zhí)行：

`主隊(duì)列異步1   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步1   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步1   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步2   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步2   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步2   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步3   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步3   {number = 1, name = main}`

`主隊(duì)列異步3   {number = 1, name = main}`
  • GCD線程之間的通訊

開發(fā)中需要在主線程上進(jìn)行UI的相關(guān)操作，通常會把一些耗時(shí)的操作放在其他線程，比如說圖片文件下載等耗時(shí)操作。

當(dāng)完成了耗時(shí)操作之后，需要回到主線程進(jìn)行UI的處理，這里就用到了線程之間的通訊。

`- (IBAction)communicationBetweenThread:(id)sender {`

`// 異步`

`dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{`

`// 耗時(shí)操作放在這里，例如下載圖片。（運(yùn)用線程休眠兩秒來模擬耗時(shí)操作）`

`[NSThread sleepForTimeInterval:2];`

`NSString *picURLStr = @``"[http://www.bangmangxuan.net/uploads/allimg/160320/74-160320130500.jpg](http://www.bangmangxuan.net/uploads/allimg/160320/74-160320130500.jpg)"``;`

`NSURL *picURL = [NSURL URLWithString:picURLStr];`

`NSData *picData = [NSData dataWithContentsOfURL:picURL];`

`UIImage *image = [UIImage imageWithData:picData];`

`// 回到主線程處理UI`

`dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{`

`// 在主線程上添加圖片`

`self.imageView.image = image;`

`});`

`});`

`}`

上面的代碼是在新開的線程中進(jìn)行圖片的下載，下載完成之后回到主線程顯示圖片。

  • GCD柵欄

當(dāng)任務(wù)需要異步進(jìn)行，但是這些任務(wù)需要分成兩組來執(zhí)行，第一組完成之后才能進(jìn)行第二組的操作。這時(shí)候就用了到GCD的柵欄方法dispatch_barrier_async。

`- (IBAction)barrierGCD:(id)sender {`

`// 并發(fā)隊(duì)列`

`dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(``"test"``, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);`

`// 異步執(zhí)行`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"柵欄：并發(fā)異步1   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"柵欄：并發(fā)異步2   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_barrier_async(queue, ^{`

`NSLog(@``"------------barrier------------%@"``, [NSThread currentThread]);`

`NSLog(@``"******* 并發(fā)異步執(zhí)行，但是34一定在12后面 *********"``);`

`});`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"柵欄：并發(fā)異步3   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`dispatch_async(queue, ^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"柵欄：并發(fā)異步4   %@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`});`

`}`

上面代碼的打印結(jié)果如下，開啟了多條線程，所有任務(wù)都是并發(fā)異步進(jìn)行。但是第一組完成之后，才會進(jìn)行第二組的操作。


`柵欄：并發(fā)異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步2   {number = 6, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步2   {number = 6, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步1   {number = 3, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步2   {number = 6, name = (``null``)}`

`------------barrier------------{number = 6, name = (``null``)}`

`******* 并發(fā)異步執(zhí)行，但是34一定在12后面 *********`

`柵欄：并發(fā)異步4   {number = 3, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步3   {number = 6, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步4   {number = 3, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步3   {number = 6, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步4   {number = 3, name = (``null``)}`

`柵欄：并發(fā)異步3   {number = 6, name = (``null``)}`
  • GCD延時(shí)執(zhí)行

當(dāng)需要等待一會再執(zhí)行一段代碼時(shí)，就可以用到這個(gè)方法了：dispatch_after。


`dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{`

`// 5秒后異步執(zhí)行`

`NSLog(@``"我已經(jīng)等待了5秒！"``);`

`});`

`GCD實(shí)現(xiàn)代碼只執(zhí)行一次`

`使用dispatch_once能保證某段代碼在程序運(yùn)行過程中只被執(zhí)行1次?？梢杂脕碓O(shè)計(jì)單例。`

`static dispatch_once_t onceToken;`

`dispatch_once(&onceToken, ^{`

`NSLog(@``"程序運(yùn)行過程中我只執(zhí)行了一次！"``);`

`});`
  • GCD快速迭代

GCD有一個(gè)快速迭代的方法dispatch_apply，dispatch_apply可以同時(shí)遍歷多個(gè)數(shù)字。

`- (IBAction)applyGCD:(id)sender {`

`NSLog(@``"\n\n************** GCD快速迭代 ***************\n\n"``);`

`// 并發(fā)隊(duì)列`

`dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);`

`// dispatch_apply幾乎同時(shí)遍歷多個(gè)數(shù)字`

`dispatch_apply(7, queue, ^(size_t index) {`

`NSLog(@``"dispatch_apply：%zd======%@"``,index, [NSThread currentThread]);`

`});`

`}`

打印結(jié)果如下：

`dispatch_apply：0======{number = 1, name = main}`

`dispatch_apply：1======{number = 1, name = main}`

`dispatch_apply：2======{number = 1, name = main}`

`dispatch_apply：3======{number = 1, name = main}`

`dispatch_apply：4======{number = 1, name = main}`

`dispatch_apply：5======{number = 1, name = main}`

`dispatch_apply：6======{number = 1, name = main}`
  • GCD隊(duì)列組

異步執(zhí)行幾個(gè)耗時(shí)操作，當(dāng)這幾個(gè)操作都完成之后再回到主線程進(jìn)行操作，就可以用到隊(duì)列組了。

隊(duì)列組有下面幾個(gè)特點(diǎn)：

  1. 所有的任務(wù)會并發(fā)的執(zhí)行(不按序)。

  2. 所有的異步函數(shù)都添加到隊(duì)列中，然后再納入隊(duì)列組的監(jiān)聽范圍。

  3. 使用dispatch_group_notify函數(shù)，來監(jiān)聽上面的任務(wù)是否完成，如果完成, 就會調(diào)用這個(gè)方法。

隊(duì)列組示例代碼：

`- (void)testGroup {`

`dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();`

`dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{`

`NSLog(@``"隊(duì)列組：有一個(gè)耗時(shí)操作完成！"``);`

`});`

`dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{`

`NSLog(@``"隊(duì)列組：有一個(gè)耗時(shí)操作完成！"``);`

`});`

`dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{`

`NSLog(@``"隊(duì)列組：前面的耗時(shí)操作都完成了，回到主線程進(jìn)行相關(guān)操作"``);`

`});`

`}`

打印結(jié)果如下：

`隊(duì)列組：有一個(gè)耗時(shí)操作完成！`

`隊(duì)列組：有一個(gè)耗時(shí)操作完成！`

`隊(duì)列組：前面的耗時(shí)操作都完成了，回到主線程進(jìn)行相關(guān)操作`

至此，GCD的相關(guān)內(nèi)容敘述完畢。下面讓我們繼續(xù)學(xué)習(xí)NSOperation。

Demo：WHMultiThreadDemo

七、NSOperation的理解與使用

No.1：NSOperation簡介

NSOperation是基于GCD之上的更高一層封裝，NSOperation需要配合NSOperationQueue來實(shí)現(xiàn)多線程。

NSOperation實(shí)現(xiàn)多線程的步驟如下：


`1. 創(chuàng)建任務(wù)：先將需要執(zhí)行的操作封裝到NSOperation對象中。`

`2. 創(chuàng)建隊(duì)列：創(chuàng)建NSOperationQueue。`

`3. 將任務(wù)加入到隊(duì)列中：將NSOperation對象添加到NSOperationQueue中。`

需要注意的是，NSOperation是個(gè)抽象類，實(shí)際運(yùn)用時(shí)中需要使用它的子類，有三種方式：

  1. 使用子類NSInvocationOperation

  2. 使用子類NSBlockOperation

  3. 定義繼承自NSOperation的子類，通過實(shí)現(xiàn)內(nèi)部相應(yīng)的方法來封裝任務(wù)。

No.2：NSOperation的三種創(chuàng)建方式

  • NSInvocationOperation的使用

創(chuàng)建NSInvocationOperation對象并關(guān)聯(lián)方法，之后start。

`- (void)testNSInvocationOperation {`

`// 創(chuàng)建NSInvocationOperation`

`NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(invocationOperation) object:nil];`

`// 開始執(zhí)行操作`

`[invocationOperation start];`

`}`

`- (void)invocationOperation {`

`NSLog(@``"NSInvocationOperation包含的任務(wù)，沒有加入隊(duì)列========%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}`

打印結(jié)果如下，得到結(jié)論：程序在主線程執(zhí)行，沒有開啟新線程。

這是因?yàn)镹SOperation多線程的使用需要配合隊(duì)列NSOperationQueue，后面會講到NSOperationQueue的使用。

`NSInvocationOperation包含的任務(wù)，沒有加入隊(duì)列========{number = 1, name = main}`
  • NSBlockOperation的使用

把任務(wù)放到NSBlockOperation的block中，然后start。


`- (void)testNSBlockOperation {`

`// 把任務(wù)放到block中`

`NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{`

`NSLog(@``"NSBlockOperation包含的任務(wù)，沒有加入隊(duì)列========%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}];`

`[blockOperation start];`

`}`

執(zhí)行結(jié)果如下，可以看出：主線程執(zhí)行，沒有開啟新線程。

同樣的，NSBlockOperation可以配合隊(duì)列NSOperationQueue來實(shí)現(xiàn)多線程。

`NSBlockOperation包含的任務(wù)，沒有加入隊(duì)列========{number = ``1``, name = main}`

但是NSBlockOperation有一個(gè)方法addExecutionBlock:，通過這個(gè)方法可以讓NSBlockOperation實(shí)現(xiàn)多線程。

`- (void)testNSBlockOperationExecution {`

`NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{`

`NSLog(@``"NSBlockOperation運(yùn)用addExecutionBlock主任務(wù)========%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}];`

`[blockOperation addExecutionBlock:^{`

`NSLog(@``"NSBlockOperation運(yùn)用addExecutionBlock方法添加任務(wù)1========%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}];`

`[blockOperation addExecutionBlock:^{`

`NSLog(@``"NSBlockOperation運(yùn)用addExecutionBlock方法添加任務(wù)2========%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}];`

`[blockOperation addExecutionBlock:^{`

`NSLog(@``"NSBlockOperation運(yùn)用addExecutionBlock方法添加任務(wù)3========%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}];`

`[blockOperation start];`

`}`

執(zhí)行結(jié)果如下，可以看出，NSBlockOperation創(chuàng)建時(shí)block中的任務(wù)是在主線程執(zhí)行，而運(yùn)用addExecutionBlock加入的任務(wù)是在子線程執(zhí)行的。


`NSBlockOperation運(yùn)用addExecutionBlock========{number = 1, name = main}`

`addExecutionBlock方法添加任務(wù)1========{number = 3, name = (``null``)}`

`addExecutionBlock方法添加任務(wù)3========{number = 5, name = (``null``)}`

`addExecutionBlock方法添加任務(wù)2========{number = 4, name = (``null``)}`
  • 運(yùn)用繼承自NSOperation的子類

首先我們定義一個(gè)繼承自NSOperation的類，然后重寫它的main方法，之后就可以使用這個(gè)子類來進(jìn)行相關(guān)的操作了。


`/*******************"WHOperation.h"*************************/`

`#import @interface WHOperation : NSOperation`

`@end`

`/*******************"WHOperation.m"*************************/`

`#import "WHOperation.h"`

`@implementation WHOperation`

`- (void)main {`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"NSOperation的子類WHOperation======%@"``,[NSThread currentThread]);`

`}`

`}`

`@end`

`/*****************回到主控制器使用WHOperation**********************/`

`- (void)testWHOperation {`

`WHOperation *operation = [[WHOperation alloc] init];`

`[operation start];`

`}`

運(yùn)行結(jié)果如下，依然是在主線程執(zhí)行。

`SOperation的子類WHOperation======{number = 1, name = main}`

`NSOperation的子類WHOperation======{number = 1, name = main}`

`NSOperation的子類WHOperation======{number = 1, name = main}`

所以，NSOperation是需要配合隊(duì)列NSOperationQueue來實(shí)現(xiàn)多線程的。下面就來說一下隊(duì)列NSOperationQueue。

No.3：隊(duì)列NSOperationQueue

NSOperationQueue只有兩種隊(duì)列：主隊(duì)列、其他隊(duì)列。其他隊(duì)列包含了串行和并發(fā)。

主隊(duì)列的創(chuàng)建如下，主隊(duì)列上的任務(wù)是在主線程執(zhí)行的。

`NSOperationQueue *mainQueue = [NSOperationQueue mainQueue];`

其他隊(duì)列（非主隊(duì)列）的創(chuàng)建如下，加入到‘非隊(duì)列’中的任務(wù)默認(rèn)就是并發(fā)，開啟多線程。

`NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];`

注意：

  1. 非主隊(duì)列（其他隊(duì)列）可以實(shí)現(xiàn)串行或并行。

  2. 隊(duì)列NSOperationQueue有一個(gè)參數(shù)叫做最大并發(fā)數(shù)：maxConcurrentOperationCount。

  3. maxConcurrentOperationCount默認(rèn)為-1，直接并發(fā)執(zhí)行，所以加入到‘非隊(duì)列’中的任務(wù)默認(rèn)就是并發(fā)，開啟多線程。

  4. 當(dāng)maxConcurrentOperationCount為1時(shí)，則表示不開線程，也就是串行。

  5. 當(dāng)maxConcurrentOperationCount大于1時(shí)，進(jìn)行并發(fā)執(zhí)行。

  6. 系統(tǒng)對最大并發(fā)數(shù)有一個(gè)限制，所以即使程序員把maxConcurrentOperationCount設(shè)置的很大，系統(tǒng)也會自動調(diào)整。所以把最大并發(fā)數(shù)設(shè)置的很大是沒有意義的。

No.4：NSOperation + NSOperationQueue

把任務(wù)加入隊(duì)列，這才是NSOperation的常規(guī)使用方式。

  • addOperation添加任務(wù)到隊(duì)列

先創(chuàng)建好任務(wù)，然后運(yùn)用- (void)addOperation:(NSOperation *)op 方法來吧任務(wù)添加到隊(duì)列中，示例代碼如下：

`- (void)testOperationQueue {`

`// 創(chuàng)建隊(duì)列，默認(rèn)并發(fā)`

`NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];`

`// 創(chuàng)建操作，NSInvocationOperation`

`NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(invocationOperationAddOperation) object:nil];`

`// 創(chuàng)建操作，NSBlockOperation`

`NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"addOperation把任務(wù)添加到隊(duì)列======%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}`

`}];`

`[queue addOperation:invocationOperation];`

`[queue addOperation:blockOperation];`

`}`

`- (void)invocationOperationAddOperation {`

`NSLog(@``"invocationOperation===aaddOperation把任務(wù)添加到隊(duì)列====%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}`

運(yùn)行結(jié)果如下，可以看出，任務(wù)都是在子線程執(zhí)行的，開啟了新線程！

`invocationOperation===addOperation把任務(wù)添加到隊(duì)列===={number = 4, name = (``null``)}`

`addOperation把任務(wù)添加到隊(duì)列======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperation把任務(wù)添加到隊(duì)列======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperation把任務(wù)添加到隊(duì)列======{number = 3, name = (``null``)}`
  • addOperationWithBlock添加任務(wù)到隊(duì)列

這是一個(gè)更方便的把任務(wù)添加到隊(duì)列的方法，直接把任務(wù)寫在block中，添加到任務(wù)中。

`- (void)testAddOperationWithBlock {`

`// 創(chuàng)建隊(duì)列，默認(rèn)并發(fā)`

`NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];`

`// 添加操作到隊(duì)列`

`[queue addOperationWithBlock:^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列======%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}`

`}];`

`}`

運(yùn)行結(jié)果如下，任務(wù)確實(shí)是在子線程中執(zhí)行。

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列======{number = 3, name = (``null``)}`
  • 運(yùn)用最大并發(fā)數(shù)實(shí)現(xiàn)串行

上面已經(jīng)說過，可以運(yùn)用隊(duì)列的屬性maxConcurrentOperationCount（最大并發(fā)數(shù)）來實(shí)現(xiàn)串行，值需要把它設(shè)置為1就可以了，下面我們通過代碼驗(yàn)證一下。

`- (void)testMaxConcurrentOperationCount {`

`// 創(chuàng)建隊(duì)列，默認(rèn)并發(fā)`

`NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];`

`// 最大并發(fā)數(shù)為1，串行`

`queue.maxConcurrentOperationCount = 1;`

`// 最大并發(fā)數(shù)為2，并發(fā)`

`//    queue.maxConcurrentOperationCount = 2;`

`// 添加操作到隊(duì)列`

`[queue addOperationWithBlock:^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列1======%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}`

`}];`

`// 添加操作到隊(duì)列`

`[queue addOperationWithBlock:^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列2======%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}`

`}];`

`// 添加操作到隊(duì)列`

`[queue addOperationWithBlock:^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列3======%@"``, [NSThread currentThread]);`

`}`

`}];`

`}`

運(yùn)行結(jié)果如下，當(dāng)最大并發(fā)數(shù)為1的時(shí)候，雖然開啟了線程，但是任務(wù)是順序執(zhí)行的，所以實(shí)現(xiàn)了串行。

你可以嘗試把上面的最大并發(fā)數(shù)變?yōu)?，會發(fā)現(xiàn)任務(wù)就變成了并發(fā)執(zhí)行。

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列1======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列1======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列1======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列2======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列2======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列2======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列3======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列3======{number = 3, name = (``null``)}`

`addOperationWithBlock把任務(wù)添加到隊(duì)列3======{number = 3, name = (``null``)}`

No.5：NSOperation的其他操作

  • 取消隊(duì)列NSOperationQueue的所有操作，NSOperationQueue對象方法
`- (void)cancelAllOperations`
  • 取消NSOperation的某個(gè)操作，NSOperation對象方法
`- (void)cancel`
  • 使隊(duì)列暫?；蚶^續(xù)
`// 暫停隊(duì)列`

`[queue setSuspended:YES];`
  • 判斷隊(duì)列是否暫停

`- (BOOL)isSuspended`

暫停和取消不是立刻取消當(dāng)前操作，而是等當(dāng)前的操作執(zhí)行完之后不再進(jìn)行新的操作。

No.6：NSOperation的操作依賴

NSOperation有一個(gè)非常好用的方法，就是操作依賴。可以從字面意思理解：某一個(gè)操作（operation2）依賴于另一個(gè)操作（operation1），只有當(dāng)operation1執(zhí)行完畢，才能執(zhí)行operation2，這時(shí)，就是操作依賴大顯身手的時(shí)候了。

`- (void)testAddDependency {`

`// 并發(fā)隊(duì)列`

`NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];`

`// 操作1`

`NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"operation1======%@"``, [NSThread  currentThread]);`

`}`

`}];`

`// 操作2`

`NSBlockOperation *operation2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{`

`NSLog(@``"****operation2依賴于operation1，只有當(dāng)operation1執(zhí)行完畢，operation2才會執(zhí)行****"``);`

`for` `(int i = 0; i < 3; i++) {`

`NSLog(@``"operation2======%@"``, [NSThread  currentThread]);`

`}`

`}];`

`// 使操作2依賴于操作1`

`[operation2 addDependency:operation1];`

`// 把操作加入隊(duì)列`

`[queue addOperation:operation1];`

`[queue addOperation:operation2];`

`}`

運(yùn)行結(jié)果如下，操作2總是在操作1之后執(zhí)行，成功驗(yàn)證了上面的說法。

`operation1======{number = 3, name = (``null``)}`

`operation1======{number = 3, name = (``null``)}`

`operation1======{number = 3, name = (``null``)}`

`****operation2依賴于operation1，只有當(dāng)operation1執(zhí)行完畢，operation2才會執(zhí)行****`

`operation2======{number = 4, name = (``null``)}`

`operation2======{number = 4, name = (``null``)}`

`operation2======{number = 4, name = (``null``)}`

后記

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