OC 多线程基础知识:进程、线程、并行、并发、线程的生命周期,互斥锁,自旋锁

进程(process)

  • 就是一个运行的程序,比如一个运行的App。

  • 有独立的逻辑内存空间。

线程(thread)

  • 进程中一路单独运行的程序,一个进程由一个或多个线程构成。

  • 各线程共享相同的代码和全局数据,但各有其自己的堆栈。

进程和线程的关系

  • 进程之间的内存空间是独立的,同一进程的线程共享进程的内存空间。

  • 进程之间的资源(I/O,CPU)是独立的,同一进程的线程共享进程的资源。

  • 一个进程奔溃后,不影响其他进程。一个线程奔溃后,其对应的线程也会奔溃。

  • 线程切换比进程快。

  • 线程必须在进程中才能运行,一个进程知识拥有一个线程。

并行(parallel)

在一个时间点,几个线程同时进行,CPU数大于线程数。

并发(concurrent)

在一个时间段内,几个线程同时执行,如果CPU数小于线程数,并发是CPU在线程之间快速切换的结果,造成多线程并行的假象。

多线程

  • 同一时间内,多个线程同时进行。

  • 如果CPU数大于线程数,这是真正的并行

  • 如果CPU数小于线程数,这是并发,CPU在线程之间快速切换,照成并行的假象

线程的生命周期

OC 线程的生命周期.png
  • 当线程对象被创建后,调用start方法进入就绪状态(Runnable,也称为ready),此时线程加入可调度线程池等待执行。

  • CPU通过调度当前线程运行它,当线程运行完之后,结束线程。

  • CPU在调度线程过程中,CPU的多核机制(快速切换,并发执行)会调用其他线程同时执行。

  • 当一个线程正在运行过程中,如果调用了 Sleep 或者同步锁(@synchronized()),则会阻塞线程执行,这会将线程从可调度池中移出,当Sleep 或者同步锁(@synchronized()),会重新将线程加入可调度池进入就绪状态。

线程安全

在一个进程中,多个线程在同时执行,线程之间可能会访问同一地址空间资源,这样可能会导致数据错乱,需要一定的机制保证多线程访问资源的抢夺,这个机制就是锁,锁可以保证,同⼀时间,只有⼀条线程能够执⾏,从而可以确保该代码的正确性。

互斥锁 (pthread_mutex)

  • 如果共享数据已经有其他线程加锁了,线程会进入休眠状态等待锁。一旦被访问的资源被解锁,则等待资源的线程会被唤醒。

  • 互斥锁范围,应该尽量小;锁定范围越大,效率越差。

  • 能够给任意NSObject对象加锁。

自旋锁(OSSpinLock)

  • 与互斥锁(阻塞-睡眠)不同,自旋锁加锁后是进入忙等状态。

  • 如果共享数据已经有其他线程加锁了,线程会以忙等的方式等待锁,一旦被访问的资源被解锁,则等待资源的线程会立即执行。

  • OSSpinLock效率很高,但是已不再安全(如果一个低优先级的线程获得锁并访问共享资源,这时一个高优先级的线程也尝试获得这个锁,它会处于 spin lock 的忙等状态从而占用大量 CPU。)

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