iOS 多线程相关

在 iOS 中其实目前有 4 套多线程方案，他们分别是：

Pthreads

NSThread

GCD

NSOperation & NSOperationQueue

使用方法

1.Pthreads （很少用）

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。

简单地说，这是一套在很多操作系统上都通用的多线程API，所以移植性很强（然并卵），当然在 iOS 中也是可以的。不过这是基于 c语言的框架，使用起来诸多不便。

使用方法：
1.导入头文件

#import <pthread.h>

2.然后创建线程，并执行任务

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    pthread_t thread;
    //创建一个线程并自动执行
    pthread_create(&thread, NULL, start, NULL);
}

void *start(void *data) {
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);

    return NULL;
}

这种多线程方式需要手动处理线程的各个状态的转换即管理生命周期，比如，这段代码虽然创建了一个线程，但并没有销毁。

2.NSThread

这种方式是完全面向对象的。所以你可以直接操控线程对象，非常直观和方便。但是，它的生命周期还是需要我们手动管理，所以这套方案也是偶尔用用，比如 [NSThread currentThread]，它可以获取当前线程类，你就可以知道当前线程的各种属性，用于调试十分方便。下面来看看它的一些用法。

使用方法：

先创建线程类，再启动

// 创建
  NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:nil];

  // 启动
  [thread start];

创建并自动启动

  [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:nil];

其实，NSThread 用起来也挺简单的，因为它就那几种方法。同时，我们也只有在一些非常简单的场景才会用 NSThread。

3.GCD

Grand Central Dispatch，宏大的中央处理中枢。它是苹果为多核的并行运算提出的解决方案，所以会自动合理地利用更多的CPU内核（比如双核、四核），最重要的是它会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程），完全不需要我们管理，我们只需要告诉干什么就行。同时它使用的也是 c语言，不过由于使用了 Block（Swift里叫做闭包），使得使用起来更加方便，而且灵活。所以基本上大家都在使用 GCD 。

首先理解几个概念

任务：即操作，你想要干什么，说白了就是一段代码，在 GCD 中就是一个 Block，所以添加任务十分方便。任务有两种执行方式：同步执行和异步执行，他们之间的区别是是否会创建新的线程。
同步（sync） 和 异步（async） 的主要区别在于会不会阻塞当前线程，直到 Block 中的任务执行完毕！
如果是同步（sync）操作，它会阻塞当前线程并等待 Block 中的任务执行完毕，然后当前线程才会继续往下运行。
如果是异步（async）操作，当前线程会直接往下执行，它不会阻塞当前线程。
** 队列**：用于存放任务。一共有两种队列，串行队列和并行队列。
串行队列 中的任务会根据队列的定义 FIFO 的执行，一个接一个的先进先出的进行执行。放到串行队列的任务，GCD 会 FIFO（先进先出）地取出来一个，执行一个，然后取下一个，这样一个一个的执行。
并行队列 中的任务根据同步或异步有不同的执行方式。放到并行队列的任务，GCD 也会 FIFO的取出来，但不同的是，它取出来一个就会放到别的线程，然后再取出来一个又放到另一个的线程。这样由于取的动作很快，忽略不计，看起来，所有的任务都是一起执行的。不过需要注意，GCD 会根据系统资源控制并行的数量，所以如果任务很多，它并不会让所有任务同时执行。

创建队列

主队列：这是一个特殊的串行队列。什么是主队列，大家都知道吧，它用于刷新 UI，任何需要刷新 UI 的工作都要在主队列执行，所以一般耗时的任务都要放到别的线程执行。

//OBJECTIVE-C
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

自己创建的队列：其中第一个参数是标识符，用于 DEBUG 的时候标识唯一的队列，可以为空。大家可以看xcode的文档查看参数意义。

//OBJECTIVE-C
  //串行队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("tk.bourne.testQueue", NULL);
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("tk.bourne.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  //并行队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("tk.bourne.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

全局并行队列：只要是并行任务一般都加入到这个队列。这是系统提供的一个并发队列。

//OBJECTIVE-C
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

创建任务

同步任务：会阻塞当前线程 (SYNC)

dispatch_sync(<#queue#>, ^{
      //code here
      NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
  });

异步任务：不会阻塞当前线程 (ASYNC)

dispatch_async(<#queue#>, ^{
      //code here
      NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
  });

队列组
队列组可以将很多队列添加到一个组里，这样做的好处是，当这个组里所有的任务都执行完了，队列组会通过一个方法通知我们。下面是使用方法，这是一个很实用的功能。

//1.创建队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//2.创建队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

//3.多次使用队列组的方法执行任务, 只有异步方法
//3.1.执行3次循环
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
        NSLog(@"group-01 - %@", [NSThread currentThread]);
    }
});

//3.2.主队列执行8次循环
dispatch_group_async(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    for (NSInteger i = 0; i < 8; i++) {
        NSLog(@"group-02 - %@", [NSThread currentThread]);
    }
});

//3.3.执行5次循环
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"group-03 - %@", [NSThread currentThread]);
    }
});

//4.都完成后会自动通知
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"完成 - %@", [NSThread currentThread]);
});

4.NSOperation & NSOperationQueue

NSOperation 是苹果公司对 GCD 的封装，完全面向对象，所以使用起来更好理解。大家可以看到 NSOperation 和 NSOperationQueue 分别对应 GCD 的任务和队列。操作步骤也很好理解：

将要执行的任务封装到一个 NSOperation 对象中。
将此任务添加到一个 NSOperationQueue 对象中。

然后系统就会自动在执行任务。至于同步还是异步、串行还是并行请继续往下看：

添加任务

值得说明的是，NSOperation 只是一个抽象类，所以不能封装任务。但它有 2 个子类用于封装任务。分别是：NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation 。创建一个 Operation 后，需要调用 start 方法来启动任务，它会默认在当前队列同步执行。当然你也可以在中途取消一个任务，只需要调用其 cancel 方法即可。

NSInvocationOperation : 需要传入一个方法名。

//1.创建NSInvocationOperation对象
  NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];

  //2.开始执行
  [operation start];

NSBlockOperation

//1.创建NSBlockOperation对象
  NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
      NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
  }];

  //2.开始任务
  [operation start];

之前说过这样的任务，默认会在当前线程执行。但是 NSBlockOperation 还有一个方法：addExecutionBlock: ，通过这个方法可以给 Operation 添加多个执行 Block。这样 Operation 中的任务会并发执行，它会在主线程和其它的多个线程执行这些任务，注意下面的打印结果：

//1.创建NSBlockOperation对象
      NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
          NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
      }];

      //添加多个Block
      for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
          [operation addExecutionBlock:^{
              NSLog(@"第%ld次：%@", i, [NSThread currentThread]);
          }];
      }

      //2.开始任务
      [operation start];

打印输出

2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095467] 第2次 - <NSThread: 0x7ff5c9701910>{number = 1, name = main}

2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095666] 第1次 - <NSThread: 0x7ff5c972caf0>{number = 4, name = (null)}

2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095665] <NSThread: 0x7ff5c961b610>{number = 3, name = (null)}

2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095662] 第0次 - <NSThread: 0x7ff5c948d310>{number = 2, name = (null)}

2015-07-28 17:50:16.586 test[17527:4095666] 第3次 - <NSThread: 0x7ff5c972caf0>{number = 4, name = (null)}

2015-07-28 17:50:16.586 test[17527:4095467] 第4次 - <NSThread: 0x7ff5c9701910>{number = 1, name = main}

注意：addExecutionBlock 方法必须在 start() 方法之前执行，否则就会报错：

‘*** -[NSBlockOperation addExecutionBlock:]: blocks cannot be added after the operation has started executing or finished'

创建队列

看过上面的内容就知道，我们可以调用一个 NSOperation 对象的 start() 方法来启动这个任务，但是这样做他们默认是同步执行的。就算是 addExecutionBlock 方法，也会在当前线程和其他线程中执行，也就是说还是会占用当前线程。这是就要用到队列 NSOperationQueue 了。而且，按类型来说的话一共有两种类型：主队列、其他队列。只要添加到队列，会自动调用任务的 start() 方法

主队列

//OBJECTIVE-C
NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];

其他队列
因为主队列比较特殊，所以会单独有一个类方法来获得主队列。那么通过初始化产生的队列就是其他队列了，因为只有这两种队列，除了主队列，其他队列就不需要名字了。

注意：其他队列的任务会在其他线程并行执行。

//1.创建一个其他队列    
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

//2.创建NSBlockOperation对象
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}];

//3.添加多个Block
for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"第%ld次：%@", i, [NSThread currentThread]);
    }];
}

//4.队列添加任务
[queue addOperation:operation];

NSOperationQueue 有一个参数 maxConcurrentOperationCount 最大并发数，用来设置最多可以让多少个任务同时执行。当你把它设置为 1 的时候，那就是串行！

NSOperationQueue 还有一个添加任务的方法，- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block; ，这是不是和 GCD 差不多？这样就可以添加一个任务到队列中了，十分方便。

NSOperation 有一个非常实用的功能，那就是添加依赖。比如有 3 个任务：A: 从服务器上下载一张图片，B：给这张图片加个水印，C：把图片返回给服务器。这时就可以用到依赖了:

//1.任务一：下载图片
NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"下载图片 - %@", [NSThread currentThread]);
    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
}];

//2.任务二：打水印
NSBlockOperation *operation2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"打水印   - %@", [NSThread currentThread]);
    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
}];

//3.任务三：上传图片
NSBlockOperation *operation3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"上传图片 - %@", [NSThread currentThread]);
    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
}];

//4.设置依赖
[operation2 addDependency:operation1];      //任务二依赖任务一
[operation3 addDependency:operation2];      //任务三依赖任务二

//5.创建队列并加入任务
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue addOperations:@[operation3, operation2, operation1] waitUntilFinished:NO];

注意：不能添加相互依赖，会死锁，比如 A依赖B，B依赖A；可以使用 removeDependency 来解除依赖关系；可以在不同的队列之间依赖，反正就是这个依赖是添加到任务身上的，和队列没关系。

其他用法

线程同步

所谓线程同步就是为了防止多个线程抢夺同一个资源造成的数据安全问题，所采取的一种措施。当然也有很多实现方法，请往下看：

互斥锁：给需要同步的代码块加一个互斥锁，就可以保证每次只有一个线程访问此代码块。

@synchronized(self) {
    //需要执行的代码块
}

同步执行：我们可以使用多线程的知识，把多个线程都要执行此段代码添加到同一个串行队列，这样就实现了线程同步的概念。当然这里可以使用 GCD 和 NSOperation 两种方案，我都写出来。

//GCD
  //需要一个全局变量queue，要让所有线程的这个操作都加到一个queue中
  dispatch_sync(queue, ^{
      NSInteger ticket = lastTicket;
      [NSThread sleepForTimeInterval:0.1];
      NSLog(@"%ld - %@",ticket, [NSThread currentThread]);
      ticket -= 1;
      lastTicket = ticket;
  });


  //NSOperation & NSOperationQueue
  //重点：1. 全局的 NSOperationQueue, 所有的操作添加到同一个queue中
  //       2. 设置 queue 的 maxConcurrentOperationCount 为 1
  //       3. 如果后续操作需要Block中的结果，就需要调用每个操作的waitUntilFinished，阻塞当前线程，一直等到当前操作完成，才允许执行后面的。waitUntilFinished 要在添加到队列之后！

  NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
      NSInteger ticket = lastTicket;
      [NSThread sleepForTimeInterval:1];
      NSLog(@"%ld - %@",ticket, [NSThread currentThread]);
      ticket -= 1;
      lastTicket = ticket;
  }];

  [queue addOperation:operation];

  [operation waitUntilFinished];

  //后续要做的事

延迟执行

所谓延迟执行就是延时一段时间再执行某段代码。下面说一些常用方法。

perform

// 3秒后自动调用self的run:方法，并且传递参数：@"abc"
  [self performSelector:@selector(run:) withObject:@"abc" afterDelay:3];

NSTimer

NSTimer 是iOS中的一个计时器类，除了延迟执行还有很多用法，不过这里直说延迟执行的用法。同样只写 OC 版的，Swift 也是相同的。

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(run:) userInfo:@"abc" repeats:NO];

单例模式

@interface Tool : NSObject <NSCopying>

+ (instancetype)sharedTool;

@end

@implementation Tool

static id _instance;

+ (instancetype)sharedTool {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[Tool alloc] init];
    });

    return _instance;
}

@end

文章摘自：伯恩的遗产

最后编辑于：2017.12.06 10:33:02

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