关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

事出必有因,今天我想和你聊聊线程的原因就是——当然是本着一个共产党人的思想觉悟,为人民透析生命,讲解你正在蒙圈的知识点,或者想破脑袋才发现如此简单的技术方案。

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

很多人学线程,迷迷糊糊;很多人问线程,有所期待;也有很多人写线程,分享认知给正在努力的年轻人,呦,呦,呦呦。但是,你真的了解线程么?你真的会用多线程么?你真的学明白,问明白,写明白了么?不管你明不明白,反正我不明白,但是,没准,你看完,你就明白了。

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

前言

  • 提到线程,那就不得不提CPU,现代的CPU有一个很重要的特性,就是时间片,每一个获得CPU的任务只能运行一个时间片规定的时间。

  • 其实线程对操作系统来说就是一段代码以及运行时数据。操作系统会为每个线程保存相关的数据,当接收到来自CPU的时间片中断事件时,就会按一定规则从这些线程中选择一个,恢复它的运行时数据,这样CPU就可以继续执行这个线程了。

  • 也就是其实就单核CUP而言,并没有办法实现真正意义上的并发执行,只是CPU快速地在多条线程之间调度,CPU调度线程的时间足够快,就造成了多线程并发执行的假象。并且就单核CPU而言多线程可以解决线程阻塞的问题,但是其本身运行效率并没有提高,多CPU的并行运算才真正解决了运行效率问题。

  • 系统中正在运行的每一个应用程序都是一个进程,每个进程系统都会分配给它独立的内存运行。也就是说,在iOS系统中中,每一个应用都是一个进程。

  • 一个进程的所有任务都在线程中进行,因此每个进程至少要有一个线程,也就是主线程。那多线程其实就是一个进程开启多条线程,让所有任务并发执行。

  • 多线程在一定意义上实现了进程内的资源共享,以及效率的提升。同时,在一定程度上相对独立,它是程序执行流的最小单元,是进程中的一个实体,是执行程序最基本的单元,有自己栈和寄存器。

  • 上面这些你是不是都知道,但是我偏要说,哦呵呵。既然我们聊线程,那我们就先从线程开刀。

Pthreads && NSThread

先来看与线程有最直接关系的一套C的API

Pthreads

POSIX线程(POSIX threads),简称Pthreads,是线程的POSIX标准。该标准定义了创建和操纵线程的一整套API。在类Unix操作系统(Unix、Linux、Mac OS X等)中,都使用Pthreads作为操作系统的线程。

高大上有木有,跨平台有木有,你没用过有木有!下面我们来看一下这个看似牛逼但真的基本用不到的Pthreads是怎么用的:

不如我们来用Pthreads创建一个线程去执行一个任务:

记得引入头文件`#import “pthread.h”`

-(void)pthreadsDoTask{
    /*
     pthread_t:线程指针
     pthread_attr_t:线程属性
     pthread_mutex_t:互斥对象
     pthread_mutexattr_t:互斥属性对象
     pthread_cond_t:条件变量
     pthread_condattr_t:条件属性对象
     pthread_key_t:线程数据键
     pthread_rwlock_t:读写
     //
     pthread_create():创建一个线程
     pthread_exit():终止当前线程
     pthread_cancel():中断另外一个线程的运行
     pthread_join():阻塞当前的线程,直到另外一个线程运行结束
     pthread_attr_init():初始化线程的属性
     pthread_attr_setdetachstate():设置脱离状态的属性(决定这个线程在终止时是否可以被结合)
     pthread_attr_getdetachstate():获取脱离状态的属性
     pthread_attr_destroy():删除线程的属性
     pthread_kill():向线程发送一个信号
     pthread_equal(): 对两个线程的线程标识号进行比较
     pthread_detach(): 分离线程
     pthread_self(): 查询线程自身线程标识号
     //
     *创建线程
     int pthread_create(pthread_t _Nullable * _Nonnull __restrict, //指向新建线程标识符的指针
     const pthread_attr_t * _Nullable __restrict,  //设置线程属性。默认值NULL。
     void * _Nullable (* _Nonnull)(void * _Nullable),  //该线程运行函数的地址
     void * _Nullable __restrict);  //运行函数所需的参数
     *返回值:
     *若线程创建成功,则返回0
     *若线程创建失败,则返回出错编号
     */
    
    //
    pthread_t thread = NULL;
    NSString *params = @"Hello World";
    int result = pthread_create(&thread, NULL, threadTask, (__bridge void *)(params));
    result == 0 ? NSLog(@"creat thread success") : NSLog(@"creat thread failure");
    //设置子线程的状态设置为detached,则该线程运行结束后会自动释放所有资源
    pthread_detach(thread);
}
void *threadTask(void *params) {
    NSLog(@"%@ - %@", [NSThread currentThread], (__bridge NSString *)(params));
    return NULL;
}

输出结果:    

ThreadDemo[1197:143578] creat thread success
ThreadDemo[1197:143649] {number = 3, name = (null)} - Hello World

从打印结果来看,该任务是在新开辟的线程中执行的,但是感觉用起来超不友好,很多东西需要自己管理,单单是任务队列以及线程生命周期的管理就够你头疼的,那你写出的代码还能是艺术么!其实之所以抛弃这套API很少用,是因为我们有更好的选择:NSThread。

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

NSThread

哎呀,它面向对象,再去看看苹果提供的API,对比一下Pthreads,简单明了,人生仿佛又充满了阳光和希望,我们先来一看一下系统提供给我们的API自然就知道怎么用了,来来来,我给你注释一下啊:

@interface NSThread : NSObject
//当前线程
@property (class, readonly, strong) NSThread *currentThread;
//使用类方法创建线程执行任务
+ (void)detachNewThreadWithBlock:(void (^)(void))block API_AVAILABLE(macosx(10.12), ios(10.0), watchos(3.0), tvos(10.0));
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(nullable id)argument;
//判断当前是否为多线程
+ (BOOL)isMultiThreaded;
//指定线程的线程参数,例如设置当前线程的断言处理器。
@property (readonly, retain) NSMutableDictionary *threadDictionary;
//当前线程暂停到某个时间
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
//当前线程暂停一段时间
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
//退出当前线程
+ (void)exit;
//当前线程优先级
+ (double)threadPriority;
//设置当前线程优先级
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
//指定线程对象优先级 0.0~1.0,默认值为0.5
@property double threadPriority NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
//服务质量
@property NSQualityOfService qualityOfService NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);
//线程名称
@property (nullable, copy) NSString *name NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//栈区大小
@property NSUInteger stackSize NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//是否为主线程
@property (class, readonly) BOOL isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//获取主线程
@property (class, readonly, strong) NSThread *mainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//初始化
- (instancetype)init NS_AVAILABLE(10_5, 2_0) NS_DESIGNATED_INITIALIZER;
//实例方法初始化,需要再调用start方法
- (instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(nullable id)argument NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (instancetype)initWithBlock:(void (^)(void))block API_AVAILABLE(macosx(10.12), ios(10.0), watchos(3.0), tvos(10.0));
//线程状态,正在执行
@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//线程状态,正在完成
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//线程状态,已经取消
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//取消,仅仅改变线程状态,并不能像exist一样真正的终止线程
- (void)cancel NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//开始
- (void)start NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//线程需要执行的代码,一般写子类的时候会用到
- (void)main NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
@end
另外,还有一个NSObject的分类,瞅一眼:
@interface NSObject (NSThreadPerformAdditions)
//隐式的创建并启动线程,并在指定的线程(主线程或子线程)上执行方法。
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray *)array;
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray *)array NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
@end

上面的介绍您还满意吗?小的帮您下载一张图片,您瞧好:

-(void)creatBigImageView{
    self.bigImageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];
    [self.view addSubview:_bigImageView];
    UIButton *startButton = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
    startButton.frame = CGRectMake(0, 0, self.view.frame.size.width / 2, 50);
    startButton.backgroundColor = [UIColor grayColor];
    [startButton setTitle:@"开始加载" forState:UIControlStateNormal];
    [startButton addTarget:self action:@selector(loadImage) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [self.view addSubview:startButton];
    
    UIButton *jamButton = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
    jamButton.frame = CGRectMake(self.view.frame.size.width / 2, 0, self.view.frame.size.width / 2, 50);
    jamButton.backgroundColor = [UIColor grayColor];
    [jamButton setTitle:@"阻塞测试" forState:UIControlStateNormal];
    [jamButton addTarget:self action:@selector(jamTest) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [self.view addSubview:jamButton];
}
-(void)jamTest{
    UIAlertView *alertView = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"线程阻塞" message:@"" delegate:nil cancelButtonTitle:@"好" otherButtonTitles:nil, nil];
    [alertView show];
}
-(void)loadImage{
    NSURL *imageUrl = [NSURL URLWithString:@"http://img5.duitang.com/uploads/item/201206/06/20120606174422_LZSeE.thumb.700_0.jpeg"];
    NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:imageUrl];
    [self updateImageData:imageData];
}
-(void)updateImageData:(NSData*)imageData{
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
    self.bigImageView.image = image;
}

运行结果:

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我们可以清楚的看到,主线程阻塞了,用户不可以进行其他操作,你见过这样的应用吗?

所以我们这样改一下:

-(void)creatBigImageView{
    self.bigImageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:self.view.bounds];
    [self.view addSubview:_bigImageView];
    UIButton *startButton = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
    startButton.frame = CGRectMake(0, 20, self.view.frame.size.width / 2, 50);
    startButton.backgroundColor = [UIColor grayColor];
    [startButton setTitle:@"开始加载" forState:UIControlStateNormal];
    [startButton addTarget:self action:@selector(loadImageWithMultiThread) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [self.view addSubview:startButton];
    
    UIButton *jamButton = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
    jamButton.frame = CGRectMake(self.view.frame.size.width / 2, 20, self.view.frame.size.width / 2, 50);
    jamButton.backgroundColor = [UIColor grayColor];
    [jamButton setTitle:@"阻塞测试" forState:UIControlStateNormal];
    [jamButton addTarget:self action:@selector(jamTest) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [self.view addSubview:jamButton];
}
-(void)jamTest{
    UIAlertView *alertView = [[UIAlertView alloc] initWithTitle:@"阻塞测试" message:@"" delegate:nil cancelButtonTitle:@"好" otherButtonTitles:nil, nil];
    [alertView show];
}
-(void)loadImageWithMultiThread{
    //方法1:使用对象方法
    //NSThread *thread=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(loadImage) object:nil];
    //??启动一个线程并非就一定立即执行,而是处于就绪状态,当CUP调度时才真正执行
    //[thread start];
    
    //方法2:使用类方法
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(loadImage) toTarget:self withObject:nil];
}
-(void)loadImage{
    NSURL *imageUrl = [NSURL URLWithString:@"http://img5.duitang.com/uploads/item/201206/06/20120606174422_LZSeE.thumb.700_0.jpeg"];
    NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:imageUrl];
    //必须在主线程更新UI,Object:代表调用方法的参数,不过只能传递一个参数(如果有多个参数请使用对象进行封装),waitUntilDone:是否线程任务完成执行
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateImageData:) withObject:imageData waitUntilDone:YES];
    
    //[self updateImageData:imageData];
}
-(void)updateImageData:(NSData*)imageData{
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
    self.bigImageView.image = image;
}

运行结果:

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哎呀,用多线程果然能解决线程阻塞的问题,并且NSThread也比Pthreads好用,仿佛你对精通熟练使用多线程又有了一丝丝曙光。假如我有很多不同类型的任务,每个任务之间还有联系和依赖,你是不是又懵逼了,上面的你是不是觉得又白看了,其实开发中我觉得NSThread用到最多的就是[NSThread currentThread];了。(不要慌,往下看… …)

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GCD

GCD,全名Grand Central Dispatch,中文名郭草地,是基于C语言的一套多线程开发API,一听名字就是个狠角色,也是目前苹果官方推荐的多线程开发方式。可以说是使用方便,又不失逼格。总体来说,他解决我提到的上面直接操作线程带来的难题,它自动帮你管理了线程的生命周期以及任务的执行规则。下面我们会频繁的说道一个词,那就是任务,说白了,任务其实就是你要执行的那段代码。

任务管理方式——队列

上面说当我们要管理多个任务时,线程开发给我们带来了一定的技术难度,或者说不方便性,GCD给出了我们统一管理任务的方式,那就是队列。我们来看一下iOS多线程操作中的队列:(??不管是串行还是并行,队列都是按照FIFO的原则依次触发任务)

两个通用队列:

  • 串行队列:所有任务会在一条线程中执行(有可能是当前线程也有可能是新开辟的线程),并且一个任务执行完毕后,才开始执行下一个任务。(等待完成)

  • 并行队列:可以开启多条线程并行执行任务(但不一定会开启新的线程),并且当一个任务放到指定线程开始执行时,下一个任务就可以开始执行了。(等待发生)

两个特殊队列:

  • 主队列:系统为我们创建好的一个串行队列,牛逼之处在于它管理必须在主线程中执行的任务,属于有劳保的。

  • 全局队列:系统为我们创建好的一个并行队列,使用起来与我们自己创建的并行队列无本质差别。

任务执行方式

说完队列,相应的,任务除了管理,还得执行,要不然有钱不花,掉了白搭,并且在GCD中并不能直接开辟线程执行任务,所以在任务加入队列之后,GCD给出了两种执行方式——同步执行(sync)和异步执行(async)。

  • 同步执行:在当前线程执行任务,不会开辟新的线程。必须等到Block函数执行完毕后,dispatch函数才会返回。

  • 异步执行:可以在新的线程中执行任务,但不一定会开辟新的线程。dispatch函数会立即返回, 然后Block在后台异步执行。

上面的这些理论都是本人在无数被套路背后总结出来的血淋淋的经验,与君共享,但是这么写我猜你一定还是不明白,往下看,说不定有惊喜呢

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

任务队列组合方式

相信这个标题你看过无数次?是不是看完也不知道到底怎么用?这么巧,我也是,请相信下面这些肯定有你不知道并且想要的,我们从两个最直接的点切入:

1. 线程死锁

这个你是不是也看过无数次?哈哈哈!你是不是觉得我又要开始复制黏贴了?请往下看:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
}

运行结果:

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

打印结果:

ThreadDemo[5615:874679] 1========{number = 1, name = main}

真不是我套路你,我们还是得分析一下为什么会死锁,因为总得为那些没有饱受过套路的人心里留下一段美好的回忆,分享代码,我们是认真的!

事情是这样的:

我们先做一个定义:- (void)viewDidLoad{} —> 任务A,GCD同步函数 —>任务B。

总而言之呢,大概是这样的,首先,任务A在主队列,并且已经开始执行,在主线程打印出1===… …,然后这时任务B被加入到主队列中,并且同步执行,这尼玛事都大了,系统说,同步执行啊,那我不开新的线程了,任务B说我要等我里面的Block函数执行完成,要不我就不返回,但是主队列说了,玩蛋去,我是串行的,你得等A执行完才能轮到你,不能坏了规矩,同时,任务B作为任务A的内部函数,必须等任务B执行完函数返回才能执行下一个任务。那就造成了,任务A等待任务B完成才能继续执行,但作为串行队列的主队列又不能让任务B在任务A未完成之前开始执行,所以任务A等着任务B完成,任务B等着任务A完成,等待,永久的等待。所以就死锁了。简单不?下面我们慎重看一下我们无意识书写的代码!

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

2. 这样不死锁

不如就写个最简单的:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
    NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
    NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
}

打印结果:

ThreadDemo[5803:939324] 1========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[5803:939324] 2========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[5803:939324] 3========{number = 1, name = main}

之前有人问:顺序打印,没毛病,全在主线程执行,而且顺序执行,那它们一定是在主队列同步执行的啊!那为什么没有死锁?苹果的操作系统果然高深啊!

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

其实这里有一个误区,那就是任务在主线程顺序执行就是主队列。其实一点关系都没有,如果当前在主线程,同步执行任务,不管在什么队列任务都是顺序执行。把所有任务都以异步执行的方式加入到主队列中,你会发现它们也是顺序执行的。而且任务的执行不一定非得撕扯白咧的加入到队列中才可以啊!

相信你知道上面的死锁情况后,你一定会手贱改成这样试试:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
}

打印结果:

ThreadDemo[5830:947858] 1========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[5830:947858] 2========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[5830:947858] 3========{number = 1, name = main}

你发现正常执行了,并且是顺序执行的,你是不是若有所思,没错,你想的和我想的是一样的,和上诉情况一样,任务A在主队列中,但是任务B加入到了全局队列,这时候,任务A和任务B没有队列的约束,所以任务B就先执行喽,执行完毕之后函数返回,任务A接着执行。

我猜你一定手贱这么改过:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
}

打印结果:

ThreadDemo[5911:962470] 1========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[5911:962470] 3========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[5911:962470] 2========{number = 1, name = main}

细心而帅气的你一定发现不是顺序打印了,而且也不会死锁,明明都是加到主队列里了啊,其实当任务A在执行时,任务B加入到了主队列,注意哦,是异步执行,所以dispatch函数不会等到Block执行完成才返回,dispatch函数返回后,那任务A可以继续执行,Block任务我们可以认为在下一帧顺序加入队列,并且默认无限下一帧执行。这就是为什么你看到2===… …是最后输出的了。(??一个函数的有多个内部函数异步执行时,不会造成死锁的同时,任务A执行完毕后,这些异步执行的内部函数会顺序执行)。

我们说说队列与执行方式的搭配

上面说了系统自带的两个队列,下面我们来用自己创建的队列研究一下各种搭配情况。

我们先创建两个队列,并且测试方法都是在主线程中调用:

//串行队列
self.serialQueue = dispatch_queue_create("serialQueue.ys.com", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
//并行队列
self.concurrentQueue = dispatch_queue_create("concurrentQueue.ys.com", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

1. 串行队列 + 同步执行

-(void)queue_taskTest{
    dispatch_sync(self.serialQueue, ^{
        NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:1];
    });
    dispatch_sync(self.serialQueue, ^{
        NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:2];
    });
    dispatch_sync(self.serialQueue, ^{
        NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:3];
    });
    NSLog(@"4========%@",[NSThread currentThread]);
}

打印结果:

ThreadDemo[6735:1064390] 1========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[6735:1064390] 2========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[6735:1064390] 3========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[6735:1064390] 4========{number = 1, name = main}

全部都在当前线程顺序执行,也就是说,同步执行不具备开辟新线程的能力。

2. 串行队列 + 异步执行

-(void)queue_taskTest{
    dispatch_async(self.serialQueue, ^{
        NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:1];
    });
    dispatch_async(self.serialQueue, ^{
        NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:2];
    });
    dispatch_async(self.serialQueue, ^{
        NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:3];
    });
    NSLog(@"4========%@",[NSThread currentThread]);
}

打印结果:

ThreadDemo[6774:1073235] 4========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[6774:1073290] 1========{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[6774:1073290] 2========{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[6774:1073290] 3========{number = 3, name = (null)}

先打印了4,然后顺序在子线程中打印1,2,3。说明异步执行具有开辟新线程的能力,并且串行队列必须等到前一个任务执行完才能开始执行下一个任务,同时,异步执行会使内部函数率先返回,不会与正在执行的外部函数发生死锁。

3. 并行队列 + 同步执行

-(void)queue_taskTest{
    dispatch_sync(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:1];
    });
    dispatch_sync(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:2];
    });
    dispatch_sync(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:3];
    });
    NSLog(@"4========%@",[NSThread currentThread]);
}

运行结果:

ThreadDemo[7012:1113594] 1========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[7012:1113594] 2========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[7012:1113594] 3========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[7012:1113594] 4========{number = 1, name = main}

未开启新的线程执行任务,并且Block函数执行完成后dispatch函数才会返回,才能继续向下执行,所以我们看到的结果是顺序打印的。

4. 并行队列 + 异步执行

-(void)queue_taskTest{
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"1========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:1];
    });
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"2========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:2];
    });
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"3========%@",[NSThread currentThread]);
        //[self nslogCount:10000 number:3];
    });
    NSLog(@"4========%@",[NSThread currentThread]);
}

打印结果:

ThreadDemo[7042:1117492] 1========{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[7042:1117491] 3========{number = 5, name = (null)}
ThreadDemo[7042:1117451] 4========{number = 1, name = main}
ThreadDemo[7042:1117494] 2========{number = 4, name = (null)}

开辟了多个线程,触发任务的时机是顺序的,但是我们看到完成任务的时间却是随机的,这取决于CPU对于不同线程的调度分配,但是,线程不是无条件无限开辟的,当任务量足够大时,线程是会重复利用的。

划一下重点啊

1. 对于单核CPU来说,不存在真正意义上的并行,所以,多线程执行任务,其实也只是一个人在干活,CPU的调度决定了非等待任务的执行速率,同时对于非等待任务,多线程并没有真正意义提高效率。

2. 线程可以简单的认为就是一段代码+运行时数据。

3. 同步执行会在当前线程执行任务,不具备开辟线程的能力或者说没有必要开辟新的线程。并且,同步执行必须等到Block函数执行完毕,dispatch函数才会返回,从而阻塞同一串行队列中外部方法的执行。

4. 异步执行dispatch函数会直接返回,Block函数我们可以认为它会在下一帧加入队列,并根据所在队列目前的任务情况无限下一帧执行,从而不会阻塞当前外部任务的执行。同时,只有异步执行才有开辟新线程的必要,但是异步执行不一定会开辟新线程。

5. 只要是队列,肯定是FIFO(先进先出),但是谁先执行完要看第1条。

6. 只要是串行队列,肯定要等上一个任务执行完成,才能开始下一个任务。但是并行队列当上一个任务开始执行后,下一个任务就可以开始执行。

7. 想要开辟新线程必须让任务在异步执行,想要开辟多个线程,只有让任务在并行队列中异步执行才可以。执行方式和队列类型多层组合在一定程度上能够实现对于代码执行顺序的调度。

8. 同步+串行:未开辟新线程,串行执行任务;同步+并行:未开辟新线程,串行执行任务;异步+串行:新开辟一条线程,串行执行任务;异步+并行:开辟多条新线程,并行执行任务;在主线程中同步使用主队列执行任务,会造成死锁。

8. 对于多核CPU来说,线程数量也不能无限开辟,线程的开辟同样会消耗资源,过多线程同时处理任务并不是你想像中的人多力量大。

GCD其他函数用法

1. dispatch_after

该函数用于任务延时执行,其中参数dispatch_time_t代表延时时长,dispatch_queue_t代表使用哪个队列。如果队列未主队列,那么任务在主线程执行,如果队列为全局队列或者自己创建的队列,那么任务在子线程执行,代码如下:

-(void)GCDDelay{
    //主队列延时
    dispatch_time_t when_main = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3.0 * NSEC_PER_SEC));
    dispatch_after(when_main, dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"main_%@",[NSThread currentThread]);
    });
    //全局队列延时
    dispatch_time_t when_global = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(4.0 * NSEC_PER_SEC));
    dispatch_after(when_global, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSLog(@"global_%@",[NSThread currentThread]);
    });
    //自定义队列延时
    dispatch_time_t when_custom = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC));
    dispatch_after(when_custom, self.serialQueue, ^{
        NSLog(@"custom_%@",[NSThread currentThread]);
    });
}

打印结果:

ThreadDemo[1508:499647] main_{number = 1, name = main}
ThreadDemo[1508:499697] global_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[1508:499697] custom_{number = 3, name = (null)}

2. dispatch_once

保证函数在整个生命周期内只会执行一次,看代码。

-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });
}

打印结果:

ThreadDemo[1524:509261] {number = 1, name = main}
无论你怎么疯狂的点击,在第一次打印之后,输出台便岿然不动。

3. dispatch_group_async & dispatch_group_notify

试想,现在牛逼的你要现在两张小图,并且你要等两张图都下载完成之后把他们拼起来,你要怎么做?我根本就不会把两张图拼成一张图啊,牛逼的我怎么可能有这种想法呢?

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

其实方法有很多,比如你可以一张一张下载,再比如使用局部变量和Blcok实现计数,但是既然今天我们讲到这,那我们就得入乡随俗,用GCD来实现,有一个神器的东西叫做队列组,当加入到队列组中的所有任务执行完成之后,会调用dispatch_group_notify函数通知任务全部完成,代码如下:

-(void)GCDGroup{
    //
    [self jointImageView];
    //
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    __block UIImage *image_1 = nil;
    __block UIImage *image_2 = nil;
    //在group中添加一个任务
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        image_1 = [self imageWithPath:@"https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1502706256731&di=371f5fd17184944d7e2b594142cd7061&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fimg4.duitang.com%2Fuploads%2Fitem%2F201605%2F14%2F20160514165210_LRCji.jpeg"];
        
    });
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        image_2 = [self imageWithPath:@"https://ss3.bdstatic.com/70cFv8Sh_Q1YnxGkpoWK1HF6hhy/it/u=776127947,2002573948&fm=26&gp=0.jpg"];
    });
    //group中所有任务执行完毕,通知该方法执行
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        self.imageView_1.image = image_1;
        self.imageView_2.image = image_2;
        //
        UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(CGSizeMake(200, 100), NO, 0.0f);
        [image_2 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 100, 100)];
        [image_1 drawInRect:CGRectMake(100, 0, 100, 100)];
        UIImage *image_3 = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        self.imageView_3.image = image_3;
        UIGraphicsEndImageContext();
    });
}
-(void)jointImageView{
    self.imageView_1 = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(20, 50, 100, 100)];
    [self.view addSubview:_imageView_1];
    
    self.imageView_2 = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(140, 50, 100, 100)];
    [self.view addSubview:_imageView_2];
    
    self.imageView_3 = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(20, 200, 200, 100)];
    [self.view addSubview:_imageView_3];
    
    self.imageView_1.layer.borderColor = self.imageView_2.layer.borderColor = self.imageView_3.layer.borderColor = [UIColor grayColor].CGColor;
    self.imageView_1.layer.borderWidth = self.imageView_2.layer.borderWidth = self.imageView_3.layer.borderWidth = 1;
}

4. dispatch_barrier_async

栅栏函数,这么看来它能挡住或者分隔什么东西,别瞎猜了,反正你又猜不对,看这,使用此方法创建的任务,会查找当前队列中有没有其他任务要执行,如果有,则等待已有任务执行完毕后再执行,同时,在此任务之后进入队列的任务,需要等待此任务执行完成后,才能执行。看代码,老铁。

-(void)GCDbarrier{
    
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务1");
    });
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务2");
    });
    
//    dispatch_barrier_async(self.concurrentQueue, ^{
//        NSLog(@"任务barrier");
//    });
    
//    NSLog(@"big");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务3");
    });
//    NSLog(@"apple");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务4");
    });
}

运行结果:

ThreadDemo[1816:673351] 任务3
ThreadDemo[1816:673353] 任务1
ThreadDemo[1816:673350] 任务2
ThreadDemo[1816:673370] 任务4

是不是如你所料,牛逼大了,下面我们打开第一句注释:

-(void)GCDbarrier{
    
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务1");
    });
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务2");
    });
    
    dispatch_barrier_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务barrier");
    });
    
//    NSLog(@"big");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务3");
    });
//    NSLog(@"apple");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务4");
    });
}

打印结果:

ThreadDemo[1833:678739] 任务2
ThreadDemo[1833:678740] 任务1
ThreadDemo[1833:678740] 任务barrier
ThreadDemo[1833:678740] 任务3
ThreadDemo[1833:678739] 任务4

这个结果和我们上面的解释完美契合,我们可以简单的控制函数执行的顺序了,你离大牛又近了一步,如果现在的你不会怀疑还有dispatch_barrier_sync这个函数的话,说明… …嘿嘿嘿,我们看一下这个函数和上面我们用到的函数的区别,你一定想到了,再打开第二个和第三个注释,如下:

-(void)GCDbarrier{        
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务1");
    });
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务2");
    });
    
    dispatch_barrier_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务barrier");
    });
    
    NSLog(@"big");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务3");
    });
    NSLog(@"apple");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务4");
    });
}

运行结果:

ThreadDemo[1853:692434] 任务1
ThreadDemo[1853:692421] 任务2
ThreadDemo[1853:692387] big
ThreadDemo[1853:692421] 任务barrier
ThreadDemo[1853:692387] apple
ThreadDemo[1853:692421] 任务3
ThreadDemo[1853:692434] 任务4

不要着急,我们换一下函数:

-(void)GCDbarrier{
    
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务1");
    });
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务2");
    });
    
    dispatch_barrier_sync(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务barrier");
    });
    
    NSLog(@"big");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务3");
    });
    NSLog(@"apple");
    dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"任务4");
    });
}

打印结果:

ThreadDemo[1874:711841] 任务1
ThreadDemo[1874:711828] 任务2
ThreadDemo[1874:711793] 任务barrier
ThreadDemo[1874:711793] big
ThreadDemo[1874:711793] apple
ThreadDemo[1874:711828] 任务3
ThreadDemo[1874:711841] 任务4

老铁,发现了吗?这两个函数对于队列的栅栏作用是一样的,但是对于该函数相对于其他内部函数遵循了最开始说到的同步和异步的规则。你是不是有点懵逼,如果你蒙蔽了,那么请在每一个输出后面打印出当前的线程,如果你还是懵逼,那么请你重新看,有劳,不谢!

5. dispatch_apply

该函数用于重复执行某个任务,如果任务队列是并行队列,重复执行的任务会并发执行,如果任务队列为串行队列,则任务会顺序执行,需要注意的是,该函数为同步函数,要防止线程阻塞和死锁哦,老铁。

串行队列:

-(void)GCDApply{
    //重复执行
    dispatch_apply(5, self.serialQueue, ^(size_t i) {
        NSLog(@"第%@次_%@",@(i),[NSThread currentThread]);
    });
}

运行结果:

ThreadDemo[1446:158101] 第0次_{number = 1, name = main}
ThreadDemo[1446:158101] 第1次_{number = 1, name = main}
ThreadDemo[1446:158101] 第2次_{number = 1, name = main}
ThreadDemo[1446:158101] 第3次_{number = 1, name = main}
ThreadDemo[1446:158101] 第4次_{number = 1, name = main}

并行队列:

-(void)GCDApply{
    //重复执行
    dispatch_apply(5, self.concurrentQueue, ^(size_t i) {
        NSLog(@"第%@次_%@",@(i),[NSThread currentThread]);
    });
}

运行结果:

ThreadDemo[1461:160567] 第2次_{number = 4, name = (null)}
ThreadDemo[1461:160534] 第0次_{number = 1, name = main}
ThreadDemo[1461:160566] 第3次_{number = 5, name = (null)}
ThreadDemo[1461:160569] 第1次_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[1461:160567] 第4次_{number = 4, name = (null)}

死锁:

-(void)GCDApply{
    //重复执行
    dispatch_apply(5, dispatch_get_main_queue(), ^(size_t i) {
        NSLog(@"第%@次_%@",@(i),[NSThread currentThread]);
    });
}

运行结果:

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

6. dispatch_semaphore_create & dispatch_semaphore_signal & dispatch_semaphore_wait

看这几个函数的时候你需要抛开队列,丢掉同步异步,不要把它们想到一起,混为一谈,信号量只是控制任务执行的一个条件而已,相对于上面通过队列以及执行方式来控制线程的开辟和任务的执行,它更贴近对于任务直接的控制。类似于单个队列的最大并发数的控制机制,提高并行效率的同时,也防止太多线程的开辟对CPU早层负面的效率负担。

dispatch_semaphore_create创建信号量,初始值不能小于0;

dispatch_semaphore_wait等待降低信号量,也就是信号量-1;

dispatch_semaphore_signal提高信号量,也就是信号量+1;

dispatch_semaphore_wait和dispatch_semaphore_signal通常配对使用。

看一下代码吧,老铁。

-(void)GCDSemaphore{
    //
    //dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    dispatch_apply(5, self.concurrentQueue, ^(size_t i) {
        //dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
            NSLog(@"第%@次_%@",@(i),[NSThread currentThread]);
            //dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        });
    });
}

你能猜到运行结果吗?没错,就是你想的这样,开辟了5个线程执行任务。

ThreadDemo[1970:506692] 第0次_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[1970:506711] 第1次_{number = 4, name = (null)}
ThreadDemo[1970:506713] 第2次_{number = 5, name = (null)}
ThreadDemo[1970:506691] 第3次_{number = 6, name = (null)}
ThreadDemo[1970:506694] 第4次_{number = 7, name = (null)}

下一步你一定猜到了,把注释的代码打开:

-(void)GCDSemaphore{
    //
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    dispatch_apply(5, self.concurrentQueue, ^(size_t i) {
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
            NSLog(@"第%@次_%@",@(i),[NSThread currentThread]);
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        });
    });
}

运行结果:

ThreadDemo[2020:513651] 第0次_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[2020:513651] 第1次_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[2020:513651] 第2次_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[2020:513651] 第3次_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[2020:513651] 第4次_{number = 3, name = (null)}

很明显,我开始说的是对的,哈哈哈哈,信号量是控制任务执行的重要条件,当信号量为0时,所有任务等待,信号量越大,允许可并行执行的任务数量越多。

GCD就先说到这,很多API没有涉及到,有兴趣的同学们可以自己去看看,重要的是方法和习惯,而不是你看过多少。

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

NSOperation && NSOperationQueue

如果上面的郭草地如果你学会了,那么这两个东西你也不一定能学得会!

NSOperation以及NSOperationQueue是苹果对于GCD的封装,其中呢,NSOperation其实就是我们上面所说的任务,但是这个类不能直接使用,我们要用他的两个子类,NSBlockOperation和NSInvocationOperation,而NSOperationQueue呢,其实就是类似于GCD中的队列,用于管理你加入到其中的任务。

NSOperation

它提供了关于任务的执行,取消,以及随时获取任务的状态,添加任务依赖以及优先级等方法和属性,相对于GCD提供的方法来说,更直观,更方便,并且提供了更多的控制接口。(很多时候,苹果设计的架构是很棒的,不要只是在乎他实现了什么,可能你学到的东西会更多,一不小心又吹牛逼了,哦呵呵),有几个方法和属性我们了解一下:

@interface NSOperation : NSObject {
@private
    id _private;
    int32_t _private1;
#if __LP64__
    int32_t _private1b;
#endif
}
- (void)start;//启动任务 默认加入到当前队列
- (void)main;//自定义NSOperation,写一个子类,重写这个方法,在这个方法里面添加需要执行的操作。
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled;//是否已经取消,只读
- (void)cancel;//取消任务
@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing;//正在执行,只读
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished;//执行结束,只读
@property (readonly, getter=isConcurrent) BOOL concurrent; // To be deprecated; use and override 'asynchronous' below
@property (readonly, getter=isAsynchronous) BOOL asynchronous NS_AVAILABLE(10_8, 7_0);//是否并发,只读
@property (readonly, getter=isReady) BOOL ready;//准备执行
- (void)addDependency:(NSOperation *)op;//添加依赖
- (void)removeDependency:(NSOperation *)op;//移除依赖
@property (readonly, copy) NSArray *dependencies;//所有依赖关系,只读
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
    NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
    NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
    NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
    NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
    NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};//系统提供的优先级关系枚举
@property NSOperationQueuePriority queuePriority;//执行优先级
@property (nullable, copy) void (^completionBlock)(void) NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//任务执行完成之后的回调
- (void)waitUntilFinished NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//阻塞当前线程,等到某个operation执行完毕。
@property double threadPriority NS_DEPRECATED(10_6, 10_10, 4_0, 8_0);//已废弃,用qualityOfService替代。
@property NSQualityOfService qualityOfService NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);//服务质量,一个高质量的服务就意味着更多的资源得以提供来更快的完成操作。
@property (nullable, copy) NSString *name NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);//任务名称
@end

然而NSOperation本身是个抽象类,不能直接使用,我们有三种方式赋予它新的生命,就是下面这三个东西,您坐稳看好。

NSOperation自定义子类

这是我要说的第一个任务类型,我们可以自定义继承于NSOperation的子类,并重写父类提供的方法,实现一波具有特殊意义的任务。比如我们去下载一个图片:

.h
#import @protocol YSImageDownLoadOperationDelegate -(void)YSImageDownLoadFinished:(UIImage*)image;
@end
@interface YSImageDownLoadOperation : NSOperation
-(id)initOperationWithUrl:(NSURL*)imageUrl delegate:(id)delegate;
@end
.m
#import "YSImageDownLoadOperation.h"
@implementation YSImageDownLoadOperation{
    NSURL *_imageUrl;
    id _delegate;
}
-(id)initOperationWithUrl:(NSURL*)imageUrl delegate:(id)delegate{
    if (self == [super init]) {
        _imageUrl = imageUrl;
        _delegate = delegate;
    }
    return self;
}
-(void)main{
    @autoreleasepool {
        UIImage *image = [self imageWithUrl:_imageUrl];
        if (_delegate && [_delegate respondsToSelector:@selector(YSImageDownLoadFinished:)]) {
            [_delegate YSImageDownLoadFinished:image];
        }
    }
}
-(UIImage*)imageWithUrl:(NSURL*)url{
    NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
    return image;
}
@end
然后调用:
-(void)YSDownLoadImageOperationRun{
    YSImageDownLoadOperation *ysOper = [[YSImageDownLoadOperation alloc] initOperationWithUrl:[NSURL URLWithString:@"http://img5.duitang.com/uploads/item/201206/06/20120606174422_LZSeE.thumb.700_0.jpeg"] delegate:self];
    [ysOper start];
}
-(void)YSImageDownLoadFinished:(UIImage *)image{
    NSLog(@"%@",image);
}

运行打印结果:

ThreadDemo[4141:1100329] , {700, 1050}

哦呵呵,其实自定义的任务更具有指向性,它可以满足你特定的需求,但是一般用的比较少,不知道是因为我太菜还是真的有很多更加方便的方法和思路实现这样的逻辑。

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

NSBlockOperation

第二个,就是系统提供的NSOperation的子类NSBlockOperation,我们看一下他提供的API:

@interface NSBlockOperation : NSOperation {
@private
    id _private2;
    void *_reserved2;
}
+ (instancetype)blockOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
- (void)addExecutionBlock:(void (^)(void))block;
@property (readonly, copy) NSArray *executionBlocks;
@end

很简单,就这几个,我们就用它实现一个任务:

-(void)NSBlockOperationRun{
    NSBlockOperation *blockOper = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperationRun_%@_%@",[NSOperationQueue currentQueue],[NSThread currentThread]);
    }];
    [blockOper start];
}

运行结果:

ThreadDemo[4313:1121900] NSBlockOperationRun_{name = 'NSOperationQueue Main Queue'}_{number = 1, name = main}

我们发现这个任务是在当前线程顺序执行的,我们发现还有一个方法addExecutionBlock:试一下:

-(void)NSBlockOperationRun{
    NSBlockOperation *blockOper = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperationRun_1_%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [blockOper addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperationRun_2_%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [blockOper addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperationRun_3_%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [blockOper addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperationRun_4_%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [blockOper start];
}

打印结果:

ThreadDemo[4516:1169835] NSBlockOperationRun_1_{number = 1, name = main}
ThreadDemo[4516:1169875] NSBlockOperationRun_3_{number = 4, name = (null)}
ThreadDemo[4516:1169877] NSBlockOperationRun_4_{number = 5, name = (null)}
ThreadDemo[4516:1169893] NSBlockOperationRun_2_{number = 3, name = (null)}

从打印结果来看,这个4个任务是异步并发执行的,开辟了多条线程。

NSInvocationOperation

第三个,就是它了,同样也是系统提供给我们的一个任务类,基于一个target对象以及一个selector来创建任务,具体代码:

-(void)NSInvocationOperationRun{
    NSInvocationOperation *invocationOper = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(invocationOperSel) object:nil];
    [invocationOper start];
}
-(void)invocationOperSel{
    NSLog(@"NSInvocationOperationRun_%@",[NSThread currentThread]);
}

运行结果:

ThreadDemo[4538:1173118] NSInvocationOperationRun_{number = 1, name = main}

运行结果与NSBlockOperation单个block函数的执行方式相同,同步顺序执行。的确系统的封装给予我们关于任务更直观的东西,但是对于多个任务的控制机制并不完善,所以我们有请下一位,也许你会眼前一亮。

关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

NSOperationQueue

上面说道我们创建的NSOperation任务对象可以通过start方法来执行,同样我们可以把这个任务对象添加到一个NSOperationQueue对象中去执行,好想有好东西,先看一下系统的API:

@interface NSOperationQueue : NSObject {
@private
    id _private;
    void *_reserved;
}
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;//添加任务
- (void)addOperations:(NSArray *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//添加一组任务
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//添加一个block形式的任务
@property (readonly, copy) NSArray *operations;//队列中所有的任务数组
@property (readonly) NSUInteger operationCount NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//队列中的任务数
@property NSInteger maxConcurrentOperationCount;//最大并发数
@property (getter=isSuspended) BOOL suspended;//暂停
@property (nullable, copy) NSString *name NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//名称
@property NSQualityOfService qualityOfService NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);//服务质量,一个高质量的服务就意味着更多的资源得以提供来更快的完成操作。
@property (nullable, assign /* actually retain */) dispatch_queue_t underlyingQueue NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);
- (void)cancelAllOperations;//取消队列中的所有任务
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished;//阻塞当前线程,等到队列中的任务全部执行完毕。
#if FOUNDATION_SWIFT_SDK_EPOCH_AT_LEAST(8)
@property (class, readonly, strong, nullable) NSOperationQueue *currentQueue NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//获取当前队列
@property (class, readonly, strong) NSOperationQueue *mainQueue NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);//获取主队列
#endif
@end

来一段代码开心开心:

-(void)NSOperationQueueRun{
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    NSInvocationOperation *invocationOper = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(invocationOperSel) object:nil];
    [queue addOperation:invocationOper];
    NSBlockOperation *blockOper = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperationRun_%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [queue addOperation:blockOper];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"QUEUEBlockOperationRun_%@",[NSThread currentThread]);
    }];
}

打印结果:

ThreadDemo[4761:1205689] NSBlockOperationRun_{number = 4, name = (null)}
ThreadDemo[4761:1205691] NSInvocationOperationRun_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[4761:1205706] QUEUEBlockOperationRun_{number = 5, name = (null)}

我们发现,加入队列之后不用调用任务的start方法,队列会帮你管理任务的执行情况。上诉执行结果说明这些任务在队列中为并发执行的。

下面我们改变一下任务的优先级:

invocationOper.queuePriority = NSOperationQueuePriorityVeryLow;

运行结果:

ThreadDemo[4894:1218440] QUEUEBlockOperationRun_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[4894:1218442] NSBlockOperationRun_{number = 4, name = (null)}
ThreadDemo[4894:1218457] NSInvocationOperationRun_{number = 5, name = (null)}

我们发现优先级低的任务会后执行,但是,这并不是绝对的,还有很多东西可以左右CPU分配,以及操作系统对于任务和线程的控制,只能说,优先级会在一定程度上让优先级高的任务开始执行。同时,优先级只对同一队列中的任务有效哦。下面我们就看一个会忽视优先级的情况。

添加依赖关系

-(void)NSOperationQueueRun{
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    NSBlockOperation *blockOper_1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            NSLog(@"blockOper_1_%@_%@",@(i),[NSThread currentThread]);
        }
    }];
    
    NSBlockOperation *blockOper_2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            NSLog(@"blockOper_2_%@_%@",@(i),[NSThread currentThread]);
        }
    }];
    
    [blockOper_1 addDependency:blockOper_2];
    [queue addOperation:blockOper_1];
    [queue addOperation:blockOper_2];
}

打印结果:

ThreadDemo[5066:1233824] blockOper_2_0_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[5066:1233824] blockOper_2_1_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[5066:1233824] blockOper_2_2_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[5066:1233824] blockOper_2_3_{number = 3, name = (null)}
... ...
ThreadDemo[5066:1233824] blockOper_2_999_{number = 3, name = (null)}
ThreadDemo[5066:1233822] blockOper_1_0_{number = 4, name = (null)}
... ...
ThreadDemo[5066:1233822] blockOper_1_997_{number = 4, name = (null)}
ThreadDemo[5066:1233822] blockOper_1_998_{number = 4, name = (null)}
ThreadDemo[5066:1233822] blockOper_1_999_{number = 4, name = (null)}

通过打印结果我们可以看到,添加依赖之后,依赖任务必须等待被依赖任务执行完毕之后才会开始执行。??,就算依赖任务的优先级再高,也是被依赖任务先执行,同时,和优先级不同,依赖关系不受队列的局限,爱哪哪,只要是我依赖于你,那你必须先执行完,我才执行。

队列的最大并发数

就是说,这个队列最多可以有多少任务同时执行,或者说最多开辟多少条线程,如果设置为1,那就一次只能执行一个任务,但是,不要以为这和GCD的串行队列一样,就算最大并发数为1,队列任务的执行顺序依然取决于很多因素。

关于NSOperationQueue还有取消啊,暂停啊等操作方式,大家可以试一下,应该注意的是,和学习GCD的方式不同,不要总是站在面向过程的角度看带这些面向对象的类,因为它的面相对象化的封装过程中,肯定有很多你看不到的面相过程的操作,所以你也没有必要用使用GCD的思想来套用它,否则你可能会迷糊的一塌糊涂。

线程锁

上面算是把多线程操作的方法讲完了,下面说一下线程锁机制。多线程操作是多个线程并行的,所以同一块资源可能在同一时间被多个线程访问,举烂的例子就是买火车票,在就剩一个座时,如果100个线程同时进入,那么可能上火车时就有人得干仗了。为了维护世界和平,人民安定,所以我们讲一下这个线程锁。我们先实现一段代码:

- (void)viewDidLoad {
        [super viewDidLoad];
        self.sourceArray_m = [NSMutableArray new];
        [_sourceArray_m addObjectsFromArray:@[@"1",@"2",@"3",@"4",@"5",@"6"]];
        [self threadLock];
    }
    -(void)threadLock{
        for (int i = 0; i < 8; i++) {
            dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
                NSLog(@"%@",[self sourceOut]) ;
            });
        }
    }
    -(NSString*)sourceOut{
        NSString *source = @"没有了,取光了";
        if (_sourceArray_m.count > 0) {
            source = [_sourceArray_m lastObject];
            [_sourceArray_m removeLastObject];
        }
        return source;
}

运行打印结果:

ThreadDemo[5540:1291666] 6
ThreadDemo[5540:1291669] 6
ThreadDemo[5540:1291682] 5
ThreadDemo[5540:1291667] 4
ThreadDemo[5540:1291683] 3
ThreadDemo[5540:1291666] 2
ThreadDemo[5540:1291669] 1
ThreadDemo[5540:1291682] 没有了,取光了

我们发现6被取出来两次(因为代码简单,执行效率较快,所以这种情况不实必现,耐心多试几次),这样的话就尴尬了,一张票卖了2次,这么恶劣的行为是不可能容忍的,所以我们需要正义的卫士——线程锁,我们就讲最直接的两种(之前说的GCD的很多方法同样可以等价于线程锁解决这些问题):

NSLock

代码这样写:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.lock = [[NSLock alloc] init];
    self.sourceArray_m = [NSMutableArray new];
    [_sourceArray_m addObjectsFromArray:@[@"1",@"2",@"3",@"4",@"5",@"6"]];
    [self threadLock];
}
-(void)threadLock{
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
            NSLog(@"%@",[self sourceOut]) ;
        });
    }
}
-(NSString*)sourceOut{
    NSString *source = @"没有了,取光了";
    [_lock lock];
    if (_sourceArray_m.count > 0) {
        source = [_sourceArray_m lastObject];
        [_sourceArray_m removeLastObject];
    }
    [_lock unlock];
    return source;
}

运行结果:

ThreadDemo[5593:1298144] 5
ThreadDemo[5593:1298127] 6
ThreadDemo[5593:1298126] 4
ThreadDemo[5593:1298129] 3
ThreadDemo[5593:1298146] 2
ThreadDemo[5593:1298144] 1
ThreadDemo[5593:1298127] 没有了,取光了
ThreadDemo[5593:1298147] 没有了,取光了

这样就保证了被Lock的资源只能同时让一个线程进行访问,从而也就保证了线程安全

@synchronized

这个也很简单,有时候也会用到这个,要传入一个同步对象(一般就是self),然后将你需要加锁的资源放入代码块中,如果该资源有线程正在访问时,会让其他线程等待,直接上代码:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.sourceArray_m = [NSMutableArray new];
    [_sourceArray_m addObjectsFromArray:@[@"1",@"2",@"3",@"4",@"5",@"6"]];
    [self threadLock];
}
-(void)threadLock{
    for (int i = 0; i < 8; i++) {
        dispatch_async(self.concurrentQueue, ^{
            NSLog(@"%@",[self sourceOut]) ;
        });
    }
}
-(NSString*)sourceOut{
    NSString *source = @"没有了,取光了";
    @synchronized (self) {
        if (_sourceArray_m.count > 0) {
            source = [_sourceArray_m lastObject];
            [_sourceArray_m removeLastObject];
        }
    }
    return source;
}

运行结果:

ThreadDemo[5625:1301834] 5
ThreadDemo[5625:1301835] 6
ThreadDemo[5625:1301837] 4
ThreadDemo[5625:1301852] 3
ThreadDemo[5625:1301834] 1
ThreadDemo[5625:1301854] 2
ThreadDemo[5625:1301835] 没有了,取光了
ThreadDemo[5625:1301855] 没有了,取光了

结语

看来该结束了!!!就到这吧,小弟已经尽力了,带大家入个门,这条路小弟只能陪你走到这了。

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转载请注明原文出处:Harries Blog™ » 关于iOS多线程,我说,你听,没准你就懂了!

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