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iOS 多线程详细总结

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muhlenXi
2017.08.23 17:02* 字数 2246

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详情简介:

本文主要是深度总结 iOS多线程 以及在实际项目中的使用场景。

iOS 多线程简介

通过本文,你可以学到以下知识:

  • 1、进程、线程 是什么?
  • 2、多线程实现原理
  • 3、多线程在 iOS 开发中的优缺点
  • 4、多线程实现技术方案一 -- pThread
  • 5、多线程实现技术方案二 -- NSThread
  • 6、多线程实现技术方案三 -- GCD
  • 7、多线程实现技术方案四 -- NSOperation
  • 8、线程池

本文中使用的 Demo 已经传到 GitHub 上了,有需要的话,可以 Star 进行收藏。 传送门

下图所示是本文 demo 以及简介:

Demo

如图:

  • 蓝色区域是 pThread 相关概念的实践。
  • 橙色区域是 NSThread 相关概念的实践。
  • 绿色区域是 Grand Central Dispatch 相关概念的实践。
  • 红色区域是 NSOperation 相关概念的实践。

项目中用到多线程的场景

  • 网络请求
  • 图片加载
  • 文件处理
  • 数据存储
  • 其他任务的执行

任务执行的方式

  • 串行,多个任务顺序执行。
  • 并行,多个任务并发执行,也就是同时执行。

进程是什么?

进程 指的就是系统中正在运行的一个应用程序,它有新建就绪运行阻塞终止五种状态。

线程是什么?

线程 是进程中的基本执行单元,进程中的所有任务都是在线程中执行的。

多线程实现原理?

采用的是 时间片轮转调度 的方式来实现的。

多线程在 iOS 开发中的优缺点

优点:

  • 简化了编程模型
  • 更加的轻量级
  • 提高了执行效率
  • 提高了资源利用率

缺点:

  • 增加了程序设计复杂性
  • 占用内存空间
  • 增大 CPU 调度开销

多线程实现技术方案

pThread

基于 C 语言实现的框架,不是很常用。

NSThread

对 C 语言框架进行了封装,完全是面向对象的。

对象实例初始化方式

主要有 3 种方式来实现多线程:

  • 方式1:通过 alloc 方式创建 NSThread 对象
  • 方式2:通过 detachNewThreadSelector 方式
  • 方式3:通过 performSelectorInBackground 方式
设置实例对象的 name

其中 方式1 创建的 thread 对象,可以设置线程的 name ,用来作为线程的标识,一般有以下用途:

  • 1、用于 Debug 调试。
  • 2、可以根据不同的线程来执行不同的业务逻辑。
设置实例对象的 优先级

thread 对象还可以通过 setThreadPriority方法来设置不同的优先级。*

终端打印如图所示:

nsthread.png

在图中,我们不难发现:

  • 红色箭头指的是 App 的进程 ID 2422
  • 绿框中的指的是 主线程的 ID 120606
  • 蓝色的框分别是新建的子线程,他们线程ID 依次是 120987,120988
不同线程之间的资源竞争问题

在实际项目中经常有以下场景:多个线程同时设置或读取同一个 property 的值。这样会导致资源竞争,数据不准确的问题。

在 Demo 中我们通过抢红包游戏来模拟资源竞争问题,一共有3个红包,四个人同时开抢,如下图是没有做任何处理的情况下,四个线程同时抢红包,导致红包数量出错,因为他们几乎同时修改了红包的数量。

beforeLock.png

我们可以通过 线程加锁 的方式来解决资源冲突问题。常用的有三种加锁方式,分别是

  • @synchronized (self) { 在这里修改数据 }
  • 通过 NSCondition 对象,修改数据前加锁,修改数据后解锁。
  • 通过 NSLock 对象,修改数据前加锁,修改数据后解锁。

加锁后的数据如图所示,这次正常了,可怜的 muhlenXi 同学没抢到红包。

afterLock.png

GCD

Grand Central Dispatch 是 Apple 公司针对多核并行运算提出的一套线程机制,GCD 会自动的管理线程的生命周期,使用起来比较方便和灵活。

进程同步 和 进程异步
  • 进程同步:进程中的多个任务必须一个一个来处理,前一个任务处理完毕,才会进行下一个任务。同步会阻塞当前线程。
  • 进程异步:不用等待任务处理完毕,就可以执行下一个任务了。异步不会阻塞当前线程。
dispatch_get_global_queue

dispatch_get_global_queue(0, 0) 方法获取的是全局并发队列,第一个参数用于设置队列的优先级,使用场景如下:

  • 异步执行不同任务
dispatch_get_main_queue

dispatch_get_main_queue() 方法获取的是 主线程队列,使用场景如下:

  • 刷新 UI
注意事项
  • 1、当有多个任务异步执行时,给 dispatch_get_global_queue 设置优先级,并不能准确保证每个任务的执行顺序,优先级高的线程仅仅说明在该线程执行任务的概率大些而已。

  • 2、自定义一个同步线程队列(SERIAL),然后把多个任务放入同一个线程中执行,方可保证任务的执行顺序。

dispatch_group_t

dispatch_group_t 使用场景如下:

  • 同一个同步子线程 (即自定义 serial queue) 中,多个任务异步执行处理后,需要统一的回调通知来得知所有的任务都处理完了,然后再执行相应的业务处理。

dispatch_group_enterdispatch_group_leave 使用场景:

  • 同一个异步子线程 (即自定义 concurrent queue) 中发送多个异步数据请求,多个数据请求完成后,统一回调刷新 UI 等场景。
注意事项

dispatch_group_notify 方法中,回调回来的数据是在异步线程中执行的,需要回到主线程中刷新 UI。

dispatch_once

dispatch_once 使用场景:

  • 单例,App 声明周期中只会实例化一次。
  • 整个生命周期只需要执行一次的代码块。
dispatch_after

dispatch_after 使用场景:

  • 延迟执行某个任务。
注意事项

当页面被 dealloc 后,如果时间到了,block 中的代码还会执行,会引起闪退问题,我们应该加以判断。

NSOperation

NSOperation 是针对 GCD 封装的一个多线程抽象基类,不能直接被使用,需要使用其子类。子类主要有以下三种使用方式:

  • 使用 NSInvocationOperation ,系统封装的。
  • 使用 NSBlockOperation, 系统封装的。
  • 自定义 Operation,需继承于 NSOperation。
NSOperation 子对象

NSOperation 子对象有 5 种状态,分别是:

ready (就绪)cancelled(取消)executing(执行)finished(完成)asynchronous(是否并发)

实际项目中应该根据不同状态来执行不同业务逻辑。

添加依赖

NSOperation 子对象之间可以通过 addDependency 方法来添加依赖关系,注意别导致依赖环。

比如:A 依赖于 B,表明 B 任务执行完,才会执行 A 任务。

[blockOperA addDependency:blockOperB];

注意事项:NSOperation 子对象的 start 方法使任务都会在当前线程中同步执行,会阻塞当前线程。

NSOperationQueue 是什么?

NSOperationQueue 指的是操作队列,我们可以理解为线程池,我们可以将 Operation 对象加入到线程池中,操作系统会根据资源来调度。对于 NSOperationQueue :

  • 可以通过 addOperation 方法添加对象。
  • 可以通过 setMaxConcurrentOperationCount 方法来设置线程池的最大并发数。
注意事项

当我们自定义 Operation 执行异步网络请求任务时,如果此时有依赖,会导致依赖失效,因为异步请求会新开辟一个线程去执行任务,Operation 此时会认为,该任务已经完成,就会按照依赖关系去执行下一个任务。针对这种情况,解决办法就是:

第一步:在 自定义Operation 类中声明一个属性,用来表示线程是否结束;

@property (nonatomic,assign) BOOL  isOver;  //!< 线程是否结束

第二步:在 main 方法中使用 NSRunLoop 的方式使线程一直执行,直到异步网络请求任务完成后,再改变 isOver。

// 重写 main 方法执行自定义的任务
- (void)main {
    // 模拟网络请求
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        
        NSLog(@"执行模拟网络请求任务");
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        
        if (self.isCancelled) {
            return;
        }
        
        NSLog(@"%@",self.name);
        self.isOver = YES;
    });
    
    // 使线程一直运行
    while (!self.cancelled && !self.isOver) {
        [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
    }
}

iOS 多线程到此就完结了。

结束语

欢迎在本文下面留言一起交流心得...

The Route of iOS Development
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