×
广告

iOS-多线程详解

96
xx_cc
2016.08.25 16:18* 字数 3646

欢迎大家指出文章中需要改正或者需要补充的地方,我会及时更新,非常感谢。

一. 多线程基础

1. 进程

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
每个进程之间是独立的,每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内

2.线程

1个进程要想执行任务,必须得有线程(每1个进程至少要有1条线程,称为主线程)
一个进程(程序)的所有任务都在线程中执行

3. 进程和线程的比较

1.线程是CPU调用(执行任务)的最小单位。
2.进程是CPU分配资源的最小单位。
3.一个进程中至少要有一个线程。
4.同一个进程内的线程共享进程的资源。

4. 线程的串行

1个线程中任务的执行是串行的
如果要在1个线程中执行多个任务,那么只能一个一个地按顺序执行这些任务
也就是说,在同一时间内,1个线程只能执行1个任务

5. 多线程

1个进程中可以开启多条线程,每条线程可以并行(同时)执行不同的任务
多线程技术可以提高程序的执行效率

6. 多线程原理

同一时间,CPU只能处理1条线程,只有1条线程在工作(执行),多线程并发(同时)执行,其实是CPU快速地在多条线程之间调度(切换),如果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。
那么如果线程非常非常多,会发生什么情况?
CPU会在N多线程之间调度,CPU会累死,消耗大量的CPU资源,同时每条线程被调度执行的频次也会会降低(线程的执行效率降低)。
因此我们一般只开3-5条线程。

7. 多线程优缺点

多线程的优点
能适当提高程序的执行效率
能适当提高资源利用率(CPU、内存利用率)
多线程的缺点
创建线程是有开销的,iOS下主要成本包括:内核数据结构(大约1KB)、栈空间(子线程512KB、主线程1MB,也可以使用-setStackSize:设置,但必须是4K的倍数,而且最小是16K),创建线程大约需要90毫秒的创建时间
如果开启大量的线程,会降低程序的性能,线程越多,CPU在调度线程上的开销就越大。
程序设计更加复杂:比如线程之间的通信、多线程的数据共享等问题。

8. 多线程的应用

主线程的主要作用
显示\刷新UI界面
处理UI事件(比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等)
主线程的使用注意
别将比较耗时的操作放到主线程中
耗时操作会卡住主线程,严重影响UI的流畅度,给用户一种“卡”的坏体验
将耗时操作放在子线程中执行,提高程序的执行效率

二. 多线程实现方案

多线程实现的四种方案

1. pthread的简单使用(了解)

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //创建线程
    pthread_t thread;
    /*
     第一个参数pthread_t *restrict:线程对象
     第二个参数const pthread_attr_t *restrict:线程属性
     第三个参数void *(*)(void *) :指向函数的指针
     第四个参数void *restrict:函数的参数
     */
    pthread_create(&thread, NULL,run ,NULL);
}
//void *(*)(void *)
void *run(void *param)
{
    for (NSInteger i =0 ; i<10000; i++) {
        NSLog(@"%zd--%@-",i,[NSThread currentThread]);
    }
    return NULL;
}

2. NSThread的使用

2.1 创建线程
// 方法一:创建线程,需要自己开启线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
// 开启线程
[thread start];

// 方法二:创建线程后自动启动线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

// 方法三:隐式创建并启动线程
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

后面两种方法都不用我们开启线程,相对方便快捷,但是没有办法拿到子线程对象,没有办法对子线程进行更详细的设置,例如线程名字和优先级等。

2.2 NSThread的属性
 // 获取当前线程
 + (NSThread *)currentThread;
 // 创建启动线程
 + (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;
 // 判断是否是多线程
 + (BOOL)isMultiThreaded;
 // 线程休眠 NSDate 休眠到什么时候
 + (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
 // 线程休眠时间
 + (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
 // 结束/退出当前线程
 + (void)exit;
 // 获取当前线程优先级
 + (double)threadPriority;
 // 设置线程优先级 默认为0.5 取值范围为0.0 - 1.0 
 // 1.0优先级最高
 // 设置优先级
 + (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
 // 获取指定线程的优先级
 - (double)threadPriority NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
 - (void)setThreadPriority:(double)p NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
 
 // 设置线程的名字
 - (void)setName:(NSString *)n NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 - (NSString *)name NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);

 // 判断指定的线程是否是 主线程
 - (BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 // 判断当前线程是否是主线程
 + (BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // reports whether current thread is main
 // 获取主线程
 + (NSThread *)mainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 
 - (id)init NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);    // designated initializer
 // 创建线程
 - (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 // 指定线程是否在执行
 - (BOOL)isExecuting NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 // 线程是否完成
 - (BOOL)isFinished NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 // 线程是否被取消 (是否给当前线程发过取消信号)
 - (BOOL)isCancelled NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 // 发送线程取消信号的 最终线程是否结束 由 线程本身决定
 - (void)cancel NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 // 启动线程
 - (void)start NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
 
 // 线程主函数  在线程中执行的函数 都要在-main函数中调用,自定义线程中重写-main方法
 - (void)main NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);    // thread body metho
2.3 NSThread线程的状态(了解)
线程的状态
启动线程
- (void)start; 
// 进入就绪状态 -> 运行状态。当线程任务执行完毕,自动进入死亡状态

阻塞(暂停)线程
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态

强制停止线程
+ (void)exit;
// 进入死亡状态
2.4 NSThread多线程安全隐患

多线程安全隐患的原因:1块资源可能会被多个线程共享,也就是多个线程可能会访问同一块资源,比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件。
那么当多个线程访问同一块资源时,很容易引发数据错乱和数据安全问题

安全隐患分析

通过上图我们发现,当线程A访问数据并对数据进行操作的同时,线程B访问的数据还是没有更新的数据,线程B同样对数据进行操作,当两个线程结束返回时,就会发生数据错乱的问题。
那么我们看下图的解决方法:添加互斥锁
安全隐患解决

我们可以看出,当线程A访问数据并对数据进行操作的时候,数据被加上一把锁,这个时候其他线程都无法访问数据,知道线程A结束返回数据,线程B此时在访问数据并修改,就不会造成数据错乱了。
下面我们来看一下互斥锁的使用:
互斥锁使用格式

@synchronized(锁对象) { 
// 需要锁定的代码  
}

互斥锁的使用前提:多条线程抢夺同一块资源时
注意:锁定1份代码只用1把锁,用多把锁是无效的
互斥锁的优缺点
优点:能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
缺点:需要消耗大量的CPU资源

下面通过一个售票实例来看一下线程安全的重要性

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@property(nonatomic,strong)NSThread *thread01;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread02;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread03;
@property(nonatomic,assign)NSInteger numTicket;

//@property(nonatomic,strong)NSObject *obj;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 总票数为30
    self.numTicket = 30;
    self.thread01 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread01.name = @"售票员01";
    self.thread02 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread02.name = @"售票员02";
    self.thread03 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread03.name = @"售票员03";
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self.thread01 start];
    [self.thread02 start];
    [self.thread03 start];
}
// 售票
-(void)saleTicket
{
    while (1) {
        // 创建对象
        // self.obj = [[NSObject alloc]init];
        // 锁对象,本身就是一个对象,所以self就可以了
        // 锁定的时候,其他线程没有办法访问这段代码
        @synchronized (self) {
            // 模拟售票时间,我们让线程休息0.05s 
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.05];
            if (self.numTicket > 0) {
                self.numTicket -= 1;
                NSLog(@"%@卖出了一张票,还剩下%zd张票",[NSThread currentThread].name,self.numTicket);
            }else{
                NSLog(@"票已经卖完了");
                break;
            }
        }
    }
}

@end

当没有加互斥锁的时候我们看一下输出

没有加互斥锁的输出

我们发现第29张,第27张都被销售了3次,这显然是不允许的,这就是数据错乱,那么当我们加上互斥锁时,其锁定的时候其他线程没有办法访问锁定的内容,等其访问完毕之后,其他线程才可以访问,我们爱来看一下输出


加上互斥锁的输出

此时就不会出现同一张票被多次出售的数据错乱的情况了。

2.5 NSThread线程之间的通信

什么叫做线程间通信
在1个进程中,线程往往不是孤立存在的,多个线程之间需要经常进行通信,例如我们在子线程完成下载图片后,回到主线程刷新UI显示图片
线程间通信的体现
1个线程传递数据给另1个线程
在1个线程中执行完特定任务后,转到另1个线程继续执行任务

线程间通信常用的方法

// 返回主线程
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
// 返回指定线程
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

下面我们通过一个实例看一下线程之间的通信


#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;
@end
@implementation ViewController
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(donwLoadImage) toTarget:self withObject:nil];
}
-(void)donwLoadImage
{
    // 获取图片url地址 http://www.itunes123.com/uploadfile/2016/0421/20160421014340186.jpg
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://www.itunes123.com/uploadfile/2016/0421/20160421014340186.jpg"];
    // 下载图片二进制文件
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    // 将图片二进制文件转化为image;
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
    // 参数 waitUntilDone 是否等@selector(showImage:) 执行完毕以后再执行下面的操作  YES :等 NO:不等
    // 返回主线程显示图片
    // [self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
    // self.imageView 也可以直接调用这个方法 直接选择 setImage方法,传入参数image即可
    // [self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
    // 返回特定的线程,[NSThread mainThread] 获得主线程
    [self performSelector:@selector(showImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];
}
-(void)showImage:(UIImage *)image
{
    self.imageView.image = image;
}
@end

3. GCD的使用(重点)

GCD的全称是Grand Central Dispatch,是纯C语言,提供了非常多强大的函数

GCD的优势
GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
GCD会自动利用更多的CPU内核(比如双核、四核)
GCD会自动管理线程的生命周期(创建线程、调度任务、销毁线程)
程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务,不需要编写任何线程管理代码

3.1 任务和队列

GCD中有2个核心概念:任务和队列
任务:执行什么操作,任务有两种执行方式: 同步函数异步函数,他们之间的区别是
同步:只能在当前线程中执行任务,不具备开启新线程的能力,任务立刻马上执行,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

异步:可以在新的线程中执行任务,具备开启新线程的能力,但不一定会开新线程,当前线程会直接往下执行,不会阻塞当前线程

队列:用来存放任务,分为串行队列并行队列
串行队列(Serial Dispatch Queue)
让任务一个接着一个地执行(一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)
并发队列(Concurrent Dispatch Queue)
可以让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程同时执行任务)
并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效

GCD的使用就2个步骤

  1. 定制任务
    确定想做的事情

  2. 将任务添加到队列中
    GCD会自动将队列中的任务取出,放到对应的线程中执行
    任务的取出遵循队列的FIFO原则:先进先出,后进后出

3.2 GCD的创建
  1. 队列的创建
// 第一个参数const char *label : C语言字符串,用来标识
// 第二个参数dispatch_queue_attr_t attr : 队列的类型
// 并发队列:DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
// 串行队列:DISPATCH_QUEUE_SERIAL 或者 NULL
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);

创建并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

创建串行队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

GCD默认已经提供了全局并发队列,供整个应用使用,可以无需手动创建

    /** 
     第一个参数:优先级 也可直接填后面的数字
     #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
     #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认
     #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
     #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台
     第二个参数: 预留参数  0
     */
    dispatch_queue_t quque1 =  dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

获得主队列

dispatch_queue_t  queue = dispatch_get_main_queue();
  1. 任务的执行
    队列在queue中,任务在block块中
    开启同步函数 同步函数:要求立刻马上开始执行
     /*
     第一个参数:队列
     第二个参数:block,在里面封装任务
     */
    dispatch_sync(queue, ^{
        
    });

开启异步函数 异步函数 :等主线程执行完毕之后,回过头开线程执行任务

    dispatch_async(queue, ^{
        
    });
  1. 任务和队列的组合
    任务:同步函数 异步函数
    队列:串行 并行
    异步函数+并发队列:会开启新的线程,并发执行
 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
 dispatch_async(queue, ^{
       NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
 });

异步函数+串行队列:会开启一条线程,任务串行执行

  dispatch_queue_t queue =  dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
   dispatch_async(queue, ^{
       NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
 });

同步函数+并发队列:不会开线程,任务串行执行

   dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
   dispatch_sync(queue, ^{
       NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
   });

同步函数+串行队列:不会开线程,任务串行执行

   dispatch_queue_t queue =  dispatch_queue_create("com.xxcc", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);   
   dispatch_sync(queue, ^{
       NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});

异步函数+主队列:不会开线程,任务串行执行
使用主队列(跟主线程相关联的队列)
主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列,放在主队列中的任务,都会放到主线程中执行

//1.获得主队列
dispatch_queue_t queue =  dispatch_get_main_queue();
//2.异步函数
dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
    });

同步函数+主队列:死锁

//1.获得主队列
dispatch_queue_t queue =  dispatch_get_main_queue();
//2.同步函数
dispatch_sync(queue, ^{
       NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
});

因为这个方法在主线程中,给主线程中添加任务,而同步函数要求立刻马上执行,因此就会相互等待而发生死锁。将这个方法放入子线程中,则不会发生死锁,任务串行执行。
总结:


任务队列组合总结
  1. 同步函数和异步函数的执行顺序
    同步函数:立刻马上执行,会阻塞当前线程
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self syncConcurrent];
}
//同步函数+并发队列:不会开线程,任务串行执行
-(void)syncConcurrent
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    NSLog(@"--syncConcurrent--start-");
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---download2---%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---download3---%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"---download4---%@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"--syncConcurrent--end-");
}

我们看一下输出

同步函数会阻塞线程,立即执行

异步函数:当前线程会直接往下执行,不会阻塞当前线程

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
      [self syncConcurrent];
}
//异步函数+并发队列:会开启新的线程,并发执行
-(void)asyncCONCURRENT
{
    NSLog(@"--asyncCONCURRENT--start-");
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---download1---%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---download2---%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---download3---%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"---download4---%@",[NSThread currentThread]);
    });
      NSLog(@"--asyncCONCURRENT--end-");
}

我们来看一下输出


异步函数不会阻塞当前线程

注意:GCD中开多少条线程是由系统根据CUP繁忙程度决定的,如果任务很多,GCD会开启适当的子线程,并不会让所有任务同时执行。

3.3 GCD线程间的通信

我们同样通过一个实例来看

#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;
@end
@implementation ViewController

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        // 获得图片URL
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://upload-images.jianshu.io/upload_images/2301429-d5cc0a007447e469.jpg?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240"];
        // 将图片URL下载为二进制文件
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        // 将二进制文件转化为image
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        // 返回主线程 这里用同步函数不会发生死锁,因为这个方法在子线程中被调用。
        // 也可以使用异步函数
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });
    }); 
}
@end

GCD线程间的通信非常简单,使用同步或异步函数,传入主队列即可。

3.4 GCD其他常用函数
  1. 栅栏函数(控制任务的执行顺序)
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        NSLog(@"--dispatch_barrier_async-");
    });

我们来看一下栅栏函数的作用

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
     [self barrier];
}
-(void)barrier
{
    //1.创建队列(并发队列)
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxccqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{
        for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"%zd-download1--%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"%zd-download2--%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
    });
    //栅栏函数
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        NSLog(@"我是一个栅栏函数");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"%zd-download3--%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"%zd-download4--%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
    });
}

我们来看一下输出


栅栏函数

栅栏函数可以控制任务执行的顺序,栅栏函数之前的执行完毕之后,执行栅栏函数,然后在执行栅栏函数之后的

  1. 延迟执行(延迟·控制在哪个线程执行)
    /*
     第一个参数:延迟时间
     第二个参数:要执行的代码
     如果想让延迟的代码在子线程中执行,也可以更改在哪个队列中执行 dispatch_get_main_queue() -> dispatch_get_global_queue(0, 0)
     */
     dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"---%@",[NSThread currentThread]);
    });

延迟执行的其他方法:

// 2s中之后调用run方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// repeats:YES 是否重复
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
  1. 一次性代码
    -(void)once
    {
        //整个程序运行过程中只会执行一次
        //onceToken用来记录该部分的代码是否被执行过
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            NSLog(@"-----");
        });
    }

一次性代码主要应用在单例模式中,关于单例模式详解大家可以去看iOS-单例模式写一次就够了这里不在赘述。

  1. 快速迭代(开多个线程并发完成迭代操作)
    /*
     第一个参数:迭代的次数
     第二个参数:在哪个队列中执行
     第三个参数:block要执行的任务
     */
dispatch_apply(10, queue, ^(size_t index) {
});

快速迭代:开启多条线程,并发执行,相比于for循环在耗时操作中极大的提高效率和速度

  1. 队列组(同栅栏函数)
    // 创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    // 创建并行队列 
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    // 执行队列组任务
    dispatch_group_async(group, queue, ^{   
    });
    //队列组中的任务执行完毕之后,执行该函数
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    });

下面看一了实例使用group下载两张图片然后合成在一起

#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;
@property (nonatomic, strong) UIImage  *image1; /**< 图片1 */
@property (nonatomic, strong) UIImage  *image2; /**< 图片2 */
@end
@implementation ViewController
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    [self group];
}
-(void)group
{
    //下载图片1
    //创建队列组
    dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
    //1.开子线程下载图片
    //创建队列(并发)
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        //1.获取url地址
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://www.huabian.com/uploadfile/2015/0914/20150914014032274.jpg"];
        //2.下载图片
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        //3.把二进制数据转换成图片
        self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
        NSLog(@"1---%@",self.image1);
    });
    //下载图片2
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        //1.获取url地址
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img1.3lian.com/img2011/w12/1202/19/d/88.jpg"]; 
        //2.下载图片
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        //3.把二进制数据转换成图片
        self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
        NSLog(@"2---%@",self.image2);
    });
    //合成,队列组执行完毕之后执行
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{  
        //开启图形上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
        //画1
        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];
        //画2
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];
        //根据图形上下文拿到图片
        UIImage *image =  UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        //关闭上下文
        UIGraphicsEndImageContext();
        //回到主线程刷新UI
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
            NSLog(@"%@--刷新UI",[NSThread currentThread]);
        });
    });
}

4. NSOperation的使用(重点)

NSOperation 是苹果公司对 GCD 的封装,完全面向对象,并比GCD多了一些更简单实用的功能,所以使用起来更加方便易于理解。NSOperation 和NSOperationQueue 分别对应 GCD 的 任务 和 队列。

NSOperation和NSOperationQueue实现多线程的具体步骤
1.将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
2.将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来,并将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行

4.1 NSOperation的创建

NSOperation是个抽象类,并不具备封装操作的能力,必须使用它的子类
使用NSOperation子类的方式有3种

  1. NSInvocationOperation
    /*
     第一个参数:目标对象
     第二个参数:选择器,要调用的方法
     第三个参数:方法要传递的参数
     */
NSInvocationOperation *op  = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download) object:nil];
//启动操作
[op start];
  1. NSBlockOperation(最常用)
//1.封装操作
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       //要执行的操作,在主线程中执行
       NSLog(@"1------%@",[NSThread currentThread]); 
}];
//2.追加操作,追加的操作在子线程中执行,可以追加多条操作
[op addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"---download2--%@",[NSThread currentThread]);
    }];
[op start];
  1. 自定义子类继承NSOperation,实现内部相应的方法
// 重写自定义类的main方法实现封装操作
-(void)main
{
    // 要执行的操作
}
// 实例化一个自定义对象,并执行操作
CLOperation *op = [[CLOperation alloc]init];
[op start];

自定义类封装性高,复用性高。

4.2 NSOperationQueue的使用

NSOperation中的两种队列

主队列:通过mainQueue获得,凡是放到主队列中的任务都将在主线程执行
非主队列:直接alloc init出来的队列。非主队列同时具备了并发和串行的功能,通过设置最大并发数属性来控制任务是并发执行还是串行执行

NSOperationQueue的作用

NSOperation可以调用start方法来执行任务,但默认是同步执行的
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:将操作添加到NSOperationQueue中,就会自动启动,不需要再自己启动了addOperation 内部调用 start方法
start方法 内部调用 main方法

4.3 NSOperation和NSOperationQueue结合使用创建多线程
    注:这里使用NSBlockOperation示例,其他两种方法一样
    // 1. 创建非主队列 同时具备并发和串行的功能,默认是并发队列
    NSOperationQueue *queue =[[NSOperationQueue alloc]init];
    //NSBlockOperation 不论封装操作还是追加操作都是异步并发执行
    // 2. 封装操作
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"download1 -- %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    // 3. 将封装操作加入主队列
    // 也可以不获取封装操作对象 直接添加操作到队列中
    //[queue addOperationWithBlock:^{
    // 操作
    //}];
    [queue addOperation:op1];
4.4 NSOperation和NSOperationQueue的重要属性和方法

NSOperation

  1. NSOperation的依赖 - (void)addDependency:(NSOperation *)op;
// 操作op1依赖op5,即op1必须等op5执行完毕之后才会执行
// 添加操作依赖,注意不能循环依赖,如果循环依赖会造成两个任务都不会执行
// 也可以夸队列依赖,依赖别的队列的操作
    [op1 addDependency:op5];
  1. NSOperation操作监听void (^completionBlock)(void)
// 监听操作的完成
// 当op1线程完成之后,立刻就会执行block块中的代码
// block中的代码与op1不一定在一个线程中执行,但是一定在子线程中执行
op1.completionBlock = ^{
        NSLog(@"op1已经完成了---%@",[NSThread currentThread]);
    };

NSOperationQueue

  1. maxConcurrentOperationCount
    //1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    /*
     默认是并发队列,如果最大并发数>1,并发
     如果最大并发数==1,串行队列
     系统的默认是最大并发数-1 ,表示不限制
     设置成0则不会执行任何操作
     */
     queue.maxConcurrentOperationCount = 1;
  1. suspended
//当值为YES的时候暂停,为NO的时候是恢复
queue.suspended = YES;
  1. -(void)cancelAllOperations;
//取消所有的任务,不再执行,不可逆
[queue cancelAllOperations];

注意:暂停和取消只能暂停或取消处于等待状态的任务,不能暂停或取消正在执行中的任务,必须等正在执行的任务执行完毕之后才会暂停,如果想要暂停或者取消正在执行的任务,可以在每个任务之间即每当执行完一段耗时操作之后,判断是否任务是否被取消或者暂停。如果想要精确的控制,则需要将判断代码放在任务之中,但是不建议这么做,频繁的判断会消耗太多时间

4.5 NSOperation和NSOperationQueue的一些其他属性和方法

NSOperation

// 开启线程
- (void)start;
- (void)main;
// 判断线程是否被取消
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled;
// 取消当前线程
- (void)cancel;
//NSOperation任务是否在运行
@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing;
//NSOperation任务是否已结束
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished;
// 添加依赖
- (void)addDependency:(NSOperation *)op;
// 移除依赖
- (void)removeDependency:(NSOperation *)op;
// 优先级
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
    NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
    NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
    NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
    NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
    NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};
// 操作监听
@property (nullable, copy) void (^completionBlock)(void) NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 阻塞当前线程,直到该NSOperation结束。可用于线程执行顺序的同步
- (void)waitUntilFinished NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 获取线程的优先级
@property double threadPriority NS_DEPRECATED(10_6, 10_10, 4_0, 8_0);
// 线程名称
@property (nullable, copy) NSString *name NS_AVAILABLE(10_10, 8_0);
@end

NSOperationQueue

// 获取队列中的操作
@property (readonly, copy) NSArray<__kindof NSOperation *> *operations;
// 队列中的操作数
@property (readonly) NSUInteger operationCount NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 最大并发数,同一时间最多只能执行三个操作
@property NSInteger maxConcurrentOperationCount;
// 暂停 YES:暂停 NO:继续
@property (getter=isSuspended) BOOL suspended;
// 取消所有操作
- (void)cancelAllOperations;
// 阻塞当前线程直到此队列中的所有任务执行完毕
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished;
4.6 NSOperation线程之间的通信

NSOperation线程之间的通信方法

// 回到主线程刷新UI
[[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
      self.imageView.image = image;
}];

我们同样使用下载多张图片合成综合案例

#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;
@property(nonatomic,strong)UIImage *image1;
@property(nonatomic,strong)UIImage *image2;
@end
@implementation ViewController

-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    // 创建非住队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    // 下载第一张图片
    NSBlockOperation *download1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img2.3lian.com/2014/c7/12/d/77.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
    }];
    // 下载第二张图片
    NSBlockOperation *download2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img2.3lian.com/2014/c7/12/d/77.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
    }];
    // 合成操作
    NSBlockOperation *combie = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        // 开启图形上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(375, 667));
        // 绘制图片1
        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 375, 333)];
        // 绘制图片2
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 334, 375, 333)];
        // 获取合成图片
        UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        // 关闭图形上下文
        UIGraphicsEndImageContext();
        // 回到主线程刷新UI
        [[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
            self.imageView.image = image;
        }];
    }];
    // 添加依赖,合成图片需要等图片1,图片2都下载完毕之后合成
    [combie addDependency:download1];
    [combie addDependency:download2];
    // 添加操作到队列
    [queue addOperation:download1];
    [queue addOperation:download2];
    [queue addOperation:combie];
}
@end

注意:子线程执行完操作之后就会立即释放,即使我们使用强引用引用子线程使子线程不被释放,也不能给子线程再次添加操作,或者再次开启。
✨建议收藏,用到的时候一查就明白了。
✨本文借鉴了很多前辈的文章,如果有不对的地方请指正,欢迎大家一起交流学习 xx_cc 。

iOS学习总结
Web note ad 1