iOS多线程 NSOperation

系列文章:

多线程

多线程 pthread、NSThread

多线程 GCD

多线程 NSOperation

多线程运用

NSOperation和NSOperationQueue

NSOperation是苹果封装的一套多线程的东西,不像GCD是纯C语言的,这个是OC的。但相比较之下GCD会更快一些,但本质上NSOPeration是对GDC的封装。

NSOperation相对于GCD:

NSOperation拥有更多的函数可用

NSOperationQueue中,可以建立各个NSOperation之间的依赖关系。

NSOperationQueue支持KVO。可以监测operation是否正在执行(isExecuted)、是否结束(isFinished),是否取消(isCanceld)

GCD 只支持FIFO 的队列,而NSOperationQueue可以调整队列的执行顺序

NSOperation剖析

NSOperation是个抽象类,并不具备封装任务的能力,必须使用它的子类来封装任务
使用NSOperation子类的方式有3种:

  • NSInvocationOperation
  • NSBlockOperation
  • 自定义子类继承NSOperation,实现内部相应的方法

创建一个 Operation 后,需要调用 start 方法来启动任务,它会 默认在当前线程同步执行 。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。

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 NSOperationNSOperationQueue 分别对应 GCD 的 任务队列 。操作步骤也很好理解:

  1. 将要执行的任务封装到一个 NSOperation 对象中。
  2. 将NSOperation对象添加到一个 NSOperationQueue 对象中。
  3. 系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来放到一条新线程中执行

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

  • NSInvocationOperation : 需要传入一个方法名。

OBJECTIVE-C

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

  //2.开始执行
  [operation start];

SWIFT

在 Swift 构建的和谐社会里,是容不下 NSInvocationOperation 这种不是类型安全的败类的。苹果如是说。 这里有相关解释

注意

默认情况下,调用了start方法后并不会开一条新线程去执行操作,而是 在当前线程同步执行操作
只有将NSOperation放到一个NSOperationQueue中,才会异步执行操作

  • NSBlockOperation
// 1.创建NSBlockOperation对象
+ (id)blockOperationWithBlock:(void(^)(void))block;
// 2.通过addExecutionBlock:方法添加更多的操作
- (void)addExecutionBlock:(void(^)(void))block;

只要NSBlockOperation封装的操作数 > 1,就会异步执行操作

OBJECTIVE-C

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

  //2.开始任务
  [operation start];

SWIFT

  //1.创建NSBlockOperation对象
  let operation = NSBlockOperation { () -> Void in
      println(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:

OBJECTIVE-C

      //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];

SWIFT

        //1.创建NSBlockOperation对象
        let operation = NSBlockOperation { () -> Void in
            NSLog("%@", NSThread.currentThread())
        }

        //2.添加多个Block
        for i in 0..<5 {
            operation.addExecutionBlock { () -> Void in
                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}

NOTEaddExecutionBlock 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'

NOTE:大家可能发现了一个问题,为什么我在 Swift 里打印输出使用 NSLog() 而不是 println() 呢?原因是使用 print() / println() 输出的话,它会简单地使用 流(stream) 的概念,学过 C++ 的都知道。它会把需要输出的每个字符一个一个的输出到控制台。普通使用并没有问题,可是当多线程同步输出的时候问题就来了,由于很多 println() 同时打印,就会导致控制台上的字符混乱的堆在一起,而NSLog() 就没有这个问题。到底是什么样子的呢?你可以把上面 NSLog() 改为 println() ,然后一试便知。 更多 NSLog() 与 println() 的区别看这里

  • 自定义Operation

除了上面的两种 Operation 以外,我们还可以自定义 Operation。自定义 Operation 需要继承 NSOperation 类,并实现其 main() 方法,因为在调用 start() 方法的时候,内部会调用 main() 方法完成相关逻辑。所以如果以上的两个类无法满足你的欲望的时候,你就需要自定义了。你想要实现什么功能都可以写在里面。除此之外,你还需要实现 cancel() 在内的各种方法。

注意

自己创建自动释放池(因为如果是异步操作,无法访问主线程的自动释放池)

经常通过-(BOOL)isCancelled方法检测操作是否被取消,对取消做出响应。

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。这时就要用到队列 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

细心的同学就会发现,每套多线程方案都会有一个主线程(当然啦,说的是iOS中,像 pthread 这种多系统的方案并没有,因为 UI线程 理论需要每种操作系统自己定制)。这是一个特殊的线程,必须串行。所以添加到主队列的任务都会一个接一个地排着队在主线程处理。

OBJECTIVE-C

NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];

SWIFT

let 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。

  1. NSOperation可以调用start方法来执行任务,但默认是同步执行的
  2. 如果将NSOperation添加到NSOperationQueue(操作队列)中,系统会自动异步执行NSOperation中的操作
// 添加操作到NSOperationQueue中
- (void)addOperation:(NSOperation*)op;
- (void)addOperationWithBlock:(void(^)(void))block;

注意:其他队列的任务会在其他线程并行执行。

OBJECTIVE-C

//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];

SWIFT

//1.创建其他队列
let queue = NSOperationQueue()

//2.创建NSBlockOperation对象
let operation = NSBlockOperation { () -> Void in
    NSLog("%@", NSThread.currentThread())
}

//3.添加多个Block
for i in 0..<5 {
    operation.addExecutionBlock { () -> Void in
        NSLog("第%ld次 - %@", i, NSThread.currentThread())
    }
}

//4.队列添加任务
queue.addOperation(operation)

打印输出

2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443534] <NSThread: 0x7fd022c3ac10>{number = 5, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443536] 第2次 - <NSThread: 0x7fd022e36d50>{number = 2, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443535] 第0次 - <NSThread: 0x7fd022f237f0>{number = 4, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443533] 第1次 - <NSThread: 0x7fd022d372b0>{number = 3, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443534] 第3次 - <NSThread: 0x7fd022c3ac10>{number = 5, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443536] 第4次 - <NSThread: 0x7fd022e36d50>{number = 2, name = (null)}

OK, 这时应该发问了,大家将 NSOperationQueueGCD的队列 相比较就会发现,这里没有串行队列,那如果我想要10个任务在其他线程串行的执行怎么办?

这就是苹果封装的妙处,你不用管串行、并行、同步、异步这些名词。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,他不就是串行了嘛!

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:

OBJECTIVE-C

//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];

SWIFT

//1.任务一:下载图片
let operation1 = NSBlockOperation { () -> Void in
    NSLog("下载图片 - %@", NSThread.currentThread())
    NSThread.sleepForTimeInterval(1.0)
}

//2.任务二:打水印
let operation2 = NSBlockOperation { () -> Void in
    NSLog("打水印   - %@", NSThread.currentThread())
    NSThread.sleepForTimeInterval(1.0)
}

//3.任务三:上传图片
let operation3 = NSBlockOperation { () -> Void in
    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
let queue = NSOperationQueue()
queue.addOperations([operation3, operation2, operation1], waitUntilFinished: false)

打印结果

2015-07-28 21:24:28.622 test[19392:4637517] 下载图片 - <NSThread: 0x7fc10ad4d970>{number = 2, name = (null)}
2015-07-28 21:24:29.622 test[19392:4637515] 打水印   - <NSThread: 0x7fc10af20ef0>{number = 3, name = (null)}
2015-07-28 21:24:30.627 test[19392:4637515] 上传图片 - <NSThread: 0x7fc10af20ef0>{number = 3, name = (null)}
  • 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。

其他方法

  • NSOperation
BOOL executing;                   //判断任务是否正在执行
BOOL finished;                    //判断任务是否完成
void (^completionBlock)(void);        //用来设置完成后需要执行的操作
- (void)cancel;                  //取消任务
- (void)waitUntilFinished;           //阻塞当前线程直到此任务执行完毕

// 依赖: NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序
// 1.比如一定要让操作A执行完后,才能执行操作B,可以这么写
[operationB addDependency:operationA];
// 操作B依赖于操作A注意:可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系

// 操作的监听
// 1.可以监听一个操作的执行完毕
- (void(^)(void))completionBlock;
- (void)setCompletionBlock:(void(^)(void))block;
  • NSOperationQueue
NSUInteger operationCount;        //获取队列的任务数
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished;   //阻塞当前线程直到此队列中的所有任务执行完毕


// 最大并发数: 可以通过对最大并发数设置,控制程序中线程的数量

// 1.最大并发数的相关方法
- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

// 取消、暂停、恢复
// 1.取消队列的所有操作
- (void)cancelAllOperations;
// 2.取消单个操作
- (void)cancel;
// 暂停queue
- (void)setSuspended:(BOOL)b;
// YES代表暂停队列,NO代表继续队列
[queue setSuspended:YES];         // 暂停queue
[queue setSuspended:NO];          // 继续queue

// 恢复队列
- (BOOL)isSuspended;

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