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iOS多线程(二):NSOperation 自定义子类实现非并发和并发操作

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vinnyxiong
2016.03.29 09:43* 字数 965

1 自定义非并行的 NSOperation

前文介绍过 NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation 都继承自NSOperation类。

我们亦可以通过继承 NSOperation 类,来自定义非并行的 Operation。

@interface VinnyOperation : NSOperation
@end

头文件很简单,只需要继承 NSOperation ,可根据实际需要决定是否需要自定义init方法。而且仅仅需要自定义main方法,将需要执行的操作写在main方法中。

#import "VinnyOperation.h"

@implementation VinnyOperation
- (void)main
{
    NSLog(@"main begin");
    @try {
        // 提供一个变量标识,来表示需要执行的操作是否完成了,当然,没开始执行之前,为NO
        BOOL taskIsFinished = NO;
        // while 保证:只有当没有执行完成和没有被取消,才执行自定义的相应操作
        while (taskIsFinished == NO && [self isCancelled] == NO){
            // 自定义的操作
            sleep(10);  // 睡眠模拟耗时操作
            NSLog(@"currentThread = %@", [NSThread currentThread]);
            NSLog(@"mainThread    = %@", [NSThread mainThread]);
            // 这里相应的操作都已经完成,后面就是要通知KVO我们的操作完成了。
            taskIsFinished = YES;
        }
    }
    @catch (NSException * e) {
        NSLog(@"Exception %@", e);
    }
    NSLog(@"main end");
}
@end

使用的时候也非常简单

    VinnyOperation *op = [[VinnyOperation alloc] init];
    NSLog(@"start before");
    [op start];
    NSLog(@"start after");

看一下控制台打印的结果

2015-12-29 19:21:56.895 test[67010:50712745] start before
2015-12-29 19:21:56.896 test[67010:50712745] main begin
2015-12-29 19:22:06.900 test[67010:50712745] currentThread = <NSThread: 0x7fc560d044d0>{number = 1, name = main}
2015-12-29 19:22:06.900 test[67010:50712745] mainThread    = <NSThread: 0x7fc560d044d0>{number = 1, name = main}
2015-12-29 19:22:06.900 test[67010:50712745] main end
2015-12-29 19:22:06.900 test[67010:50712745] start after

可以看出是main方法是非并行的,而且执行的操作与调用start是在同一个线程中。

2 自定义并行的 NSOperation

自定义并行的 NSOperation 则要复杂一点,首先必须重写以下几个方法:

  • start: 所有并行的 Operations 都必须重写这个方法,然后在你想要执行的线程中手动调用这个方法。注意:任何时候都不能调用父类的start方法。
  • main: 在start方法中调用,但是注意要定义独立的自动释放池与别的线程区分开。
  • isExecuting: 是否执行中,需要实现KVO通知机制。
  • isFinished: 是否已完成,需要实现KVO通知机制。
  • isConcurrent: 该方法现在已经由isAsynchronous方法代替,并且 NSOperationQueue 也已经忽略这个方法的值。
  • isAsynchronous: 该方法默认返回 NO ,表示非并发执行。并发执行需要自定义并且返回 YES。后面会根据这个返回值来决定是否并发。

与非并发操作不同的是,需要另外自定义一个方法来执行操作而不是直接调用start方法

@interface MyOperation : NSOperation
- (BOOL)performOperation:(NSOperation*)anOp;    // 执行操作调用这个方法
@end

实现其中的必要方法:

#import "MyOperation.h"

@interface MyOperation () {
    BOOL        executing;  // 执行中
    BOOL        finished;   // 已完成
}
@end

@implementation MyOperation
- (id)init {
    self = [super init];
    if (self) {
        executing = NO;
        finished = NO;
    }
    return self;
}

- (void)start {
    // Always check for cancellation before launching the task.
    if ([self isCancelled])
    {
        // Must move the operation to the finished state if it is canceled.
        [self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
        finished = YES;
        [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
        return;
    }
    
    // If the operation is not canceled, begin executing the task.
    [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(main) toTarget:self withObject:nil];
    executing = YES;
    [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
}

- (void)main {
    NSLog(@"main begin");
    @try {
        // 必须为自定义的 operation 提供 autorelease pool,因为 operation 完成后需要销毁。
        @autoreleasepool {
            // 提供一个变量标识,来表示需要执行的操作是否完成了,当然,没开始执行之前,为NO
            BOOL taskIsFinished = NO;
            // while 保证:只有当没有执行完成和没有被取消,才执行自定义的相应操作
            while (taskIsFinished == NO && [self isCancelled] == NO){
                // 自定义的操作
                //sleep(10);  // 睡眠模拟耗时操作
                NSLog(@"currentThread = %@", [NSThread currentThread]);
                NSLog(@"mainThread    = %@", [NSThread mainThread]);
                
                // 这里相应的操作都已经完成,后面就是要通知KVO我们的操作完成了。
                taskIsFinished = YES;
            }
            [self completeOperation];
            
        }
    }
    @catch (NSException * e) {
        NSLog(@"Exception %@", e);
    }
    NSLog(@"main end");
}

- (void)completeOperation {
    [self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
    [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
    
    executing = NO;
    finished = YES;
    
    [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
    [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
}

// 已经弃用,使用 isAsynchronous 代替
//- (BOOL)isConcurrent {
//    return NO;
//}

- (BOOL)isAsynchronous {
    return YES;
}

- (BOOL)isExecuting {
    return executing;
}

- (BOOL)isFinished {
    return finished;
}

// 执行操作
- (BOOL)performOperation:(NSOperation*)anOp
{
    BOOL        ranIt = NO;
    
    if ([anOp isReady] && ![anOp isCancelled])
    {
        if (![anOp isAsynchronous]) {
            [anOp start];
        }
        else {
            [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(start)
                                     toTarget:anOp withObject:nil];
        }
        ranIt = YES;
    }
    else if ([anOp isCancelled])
    {
        // If it was canceled before it was started,
        //  move the operation to the finished state.
        [self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
        [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
        executing = NO;
        finished = YES;
        [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
        [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
        
        // Set ranIt to YES to prevent the operation from
        // being passed to this method again in the future.
        ranIt = YES;
    }
    return ranIt;
}

使用这个 Operation 如下:

    MyOperation *op = [[MyOperation alloc] init];
    NSLog(@"start before");
    [op performOperation:op];
    NSLog(@"start after");

看一下控制台打印的结果

2015-12-29 20:01:53.130 test[27083:51105353] start before
2015-12-29 20:01:53.131 test[27083:51105353] start after
2015-12-29 20:01:53.131 test[27083:51105608] main begin
2015-12-29 20:01:53.131 test[27083:51105608] currentThread = <NSThread: 0x7ff148d976d0>{number = 3, name = (null)}
2015-12-29 20:01:53.131 test[27083:51105608] mainThread    = <NSThread: 0x7ff148e01250>{number = 1, name = (null)}
2015-12-29 20:01:53.131 test[27083:51105608] main end

可以看到这个操作是并发执行,并且是一个独立的线程。

3 总结

  1. 如果需要自定义并发执行的 Operation,必须重写 startmainisExecutingisFinishedisAsynchronous 方法。
  2. 在 operation 的 main 方法里面,必须提供 autorelease pool,因为你的 operation 完成后需要销毁。
  3. 一旦你的 operation 开始了,必须通过 KVO,告诉所有的监听者,现在该operation的执行状态。
  4. 调用时,如果需要并发执行 Operation,必须调用performOperation:方法,当然,也可以改为自定义其他方法或者直接在start方法添加多线程调用。
  5. 对于自定义的 Operation 类,如果不需要并发执行,可以直接调用start方法。

4 尾巴

刚开始看 NSOperation 的文档没搞明白怎么自定义多线程的操作,文档里只是说需要自定义 isExecutingisFinishedisConcurrentisAsynchronous 这四个方法,然后说根据 isAsynchronous 的返回值来判断是否多线程,我以为只要重写这个方法的时候返回 YES 就行了,NSOperation 就会自动多线程执行了,但是测试发现却不是这样的,多线程还得自己去创建再使用。

再有就是自定义多线程的 NSOperation 时,还必须自己管理其中表示状态的成员,而且需要实现 KVO 机制,使得这个过程复杂化了。

其实在大多数时候我们并不会直接去使用自定义的 NSOperation ,如果操作不复杂,可以直接使用 NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation 这两个子类,那就直接用了,如果复杂一些,必须自定义又需要多线程,通常都会用 NSOperationQueue 来包装,使用起来更加简洁,下一篇会详细介绍 NSOperationQueue 的使用。

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