iOS多线程开发之NSOperation

一、什么是NSOperation？

NSOperation是苹果提供的一套多线程解决方案。实际上NSOperation是基于GCD更高一层的封装，但是比GCD更加的面向对象、代码可读性更高、可控性更强，很屌的是加入了操作依赖。

默认情况下，NSOperation单独使用时只能同步执行操作，并没有开辟新线程的能力，只有配合NSOperationQueue才能实现异步执行。讲到这里，我们不难发现GCD和NSOperation实现的方式很像，其实这更像是废话，NSOperation本身就是基于GCD的封装，NSOperation相当于GCD中的任务，而NSOperationQueue则相当于GCD中的队列，前面《iOS多线程开发之GCD（上篇）》中已经阐述过GCD的实质：开发者要做的只是定义想执行的任务并追加到适当的Dispatch Queue中。这样我们也可说NSOperation的本质就是：定义想执行的任务（NSOperation）并追加到适当的NSOperationQueue中。

      使用 NSOperation、NSOperationQueue能带来的好处：

1.可添加完成的代码块，在操作完成后执行。

2.添加操作之间的依赖关系，方便的控制执行顺序。

3.设定操作执行的优先级（并不能改变依赖关系，只是修改已经确定的operation执行顺序，依赖关系优先）。

4.可以很方便的取消一个操作的执行。

5.使用 KVO 观察对操作执行状态的更改：isExecuteing、isFinished、isCancelled。

二、NSOperation使用

1、创建任务

NSOperation是一个抽象的基类，表示一个独立的计算单元，可以为子类提供有用且线程安全的建立状态，优先级，依赖和取消等操作。但它不能直接用来封装任务，只能通过它的子类来封装，一般的我们可以使用：NSBlockOperation、NSInvocationOperation或者定义继承自NSOperation的子类，通过实现内部相应的方法来封装任务。

（1）NSInvocationOperation

- (void)invocationOperation{

    NSLog(@"start - %@",[NSThread currentThread]);

    // 创建NSInvocationOperation对象
    NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(testRun) object:nil];

    // 调用start方法开始执行操作
    [op start];

    NSLog(@"end - %@",[NSThread currentThread]);
}

- (void)testRun{
    NSLog(@"invocationOperation -- %@", [NSThread currentThread]);
}

执行结果：

-- ::59.327 beck.wang[:] start - <NSThread: 0x6100000614c0>{number = , name = main}
-- ::59.328 beck.wang[:] invocationOperation -- <NSThread: 0x6100000614c0>{number = , name = main}
-- ::59.328 beck.wang[:] end - <NSThread: 0x6100000614c0>{number = , name = main}

分析：单独使用NSInvocationOperation的情况下，NSInvocationOperation在主线程同步执行操作，并没有开启新线程。

（2）NSBlockOperation

- (void)blockOperation{

    NSLog(@"start - %@",[NSThread currentThread]);

    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

        NSLog(@"blockOperation--%@", [NSThread currentThread]);
    }];

    NSLog(@"end - %@",[NSThread currentThread]);

    [op start];
}

打印结果：

-- ::25.436 beck.wang[:] start - <NSThread: 0x6100000653c0>{number = , name = main}
-- ::25.436 beck.wang[:] end - <NSThread: 0x6100000653c0>{number = , name = main}
-- ::25.436 beck.wang[:] blockOperation--<NSThread: 0x6100000653c0>{number = , name = main}

分析：单独使用NSBlockOperation的情况下，NSBlockOperation也是在主线程执行操作，没有开启新线程。

值得注意的是：NSBlockOperation还提供了一个方法addExecutionBlock:，通过addExecutionBlock:就可以为NSBlockOperation添加额外的操作，这些额外的操作就会在其他线程并发执行。

- (void)blockOperation{

    NSLog(@"start - %@",[NSThread currentThread]);

    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

        NSLog(@"blockOperation--%@", [NSThread currentThread]);
    }];

    // 添加额外任务(在子线程执行)
    [op addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"addTask1---%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"addTask2---%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"addTask3---%@", [NSThread currentThread]);
    }];

    NSLog(@"end - %@",[NSThread currentThread]);

    [op start];
}

打印结果：

-- ::02.009 beck.wang[:] start - <NSThread: 0x60000007cdc0>{number = , name = main}
-- ::02.009 beck.wang[:] end - <NSThread: 0x60000007cdc0>{number = , name = main}
-- ::02.010 beck.wang[:] blockOperation--<NSThread: 0x60000007cdc0>{number = , name = main}
-- ::02.010 beck.wang[:] addTask1---<NSThread: 0x618000260e00>{number = , name = (null)}
-- ::02.010 beck.wang[:] addTask3---<NSThread: 0x600000263200>{number = , name = (null)}
-- ::02.010 beck.wang[:] addTask2---<NSThread: 0x610000264600>{number = , name = (null)}

分析：blockOperationWithBlock任务在主线程中执行，addExecutionBlock的任务在新开线程中执行。

(3)自定义NSOperation子类－－重写main方法即可

.h

@interface ZTOperation : NSOperation

@end

.m

@implementation ZTOperation

- (void)main{

    // 在这里可以自定义任务
    NSLog(@"ZTOperation--%@",[NSThread currentThread]);
}
@end

ViewController

ZTOperation *zt = [[ZTOperation alloc] init];
[zt start];

打印结果：

-- ::58.824 beck.wang[:] ZTOperation--<NSThread: 0x60000007a940>{number = , name = main}

分析：任务在主线程中执行，不开启新线程。

2、创建队列

NSOperationQueue一共有两种队列：主队列、其他队列。其中其他队列同时包含了串行、并发功能，通过设置最大并发数maxConcurrentOperationCount来实现串行、并发！

（1）主队列  -- 任务在主线程中执行

NSOperationQueue *mainQueue = [NSOperationQueue mainQueue];

(2)其他队列 -- 任务在子线程中执行

NSOperationQueue *elseQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];

3、NSOperation  +  NSOperationQueue (任务追加到队列)

// 添加单个操作：
 - (void)addOperation:(NSOperation *)op;

// 添加多个操作：
- (void)addOperations:(NSArray<NSOperation *> *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);

// 添加block操作：
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);

代码示例：

- (void)addOperationToQueue
{

    NSLog(@"start - %@",[NSThread currentThread]);

    // 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 创建NSInvocationOperation
    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(testRun) object:nil];

    // 创建NSBlockOperation
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task002 -- %@", [NSThread currentThread]);
    }];

    // 添加操作到队列中: addOperation:
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];

    // 添加操作到队列中：addOperationWithBlock:
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task003-----%@", [NSThread currentThread]);
    }];

    NSLog(@"end - %@",[NSThread currentThread]);
}

- (void)testRun{
    NSLog(@"task001 -- %@", [NSThread currentThread]);
}

打印结果：

-- ::51.669 beck.wang[:] start - <NSThread: 0x610000077640>{number = , name = main}
-- ::51.670 beck.wang[:] end - <NSThread: 0x610000077640>{number = , name = main}
-- ::51.670 beck.wang[:] task003-----<NSThread: 0x600000077200>{number = , name = (null)}
-- ::51.670 beck.wang[:] task002 -- <NSThread: 0x61800007e080>{number = , name = (null)}
-- ::51.670 beck.wang[:] task001 -- <NSThread: 0x61000007e1c0>{number = , name = (null)}

分析：开启新线程，并发执行。

三、NSOperationQueue管理

1、队列的取消、暂停、恢复

- (void)cancel;                           NSOperation提供的方法，可取消单个操作

- (void)cancelAllOperations;         NSOperationQueue提供的方法，可以取消队列的所有操作

- (void)setSuspended:(BOOL)b;    可设置任务的暂停和恢复，YES代表暂停队列，NO代表恢复队列

- (BOOL)isSuspended;                判断暂停状态

暂停或取消并不能使正在执行的操作立即暂停或取消，而是当前操作执行完后不再执行新的操作。两者的区别在于暂停操作之后还可以恢复操作，继续向下执行；而取消操作之后，所有的操作就清空了，无法再接着执行剩下的操作。

 取消操作知识延伸：

对于一个自定义NSOperation来说，想要取消操作，除了需要向其发送cancel消息之外，还必须手动实现某些方法。

         start和main方法中，都必须周期性的对cancelled属性进行判断，如果YES，则立即退出当前，终止操作。 其中，start方法中的判断使得尚未开始的操作及时退出； main方法中的判断使得正在执行当中的操作退出。

         start--检查是否取消-->main--检查是否取消

• 取消单一操作：cancel / NSOperation

• 取消队列中的操作：cancelAllOperations / NSOperationQueue

• 取消正在执行的操作：需要在main方法中周期性的检查cancelled状态

/**
 在合适的时机检查cancelled状态，退出当前任务.
 三个切入点：
 1. 开始执行任务之前
 2. 每个for循环中
 3. 阶段性的任务之间
 */
- (void)main
{
    // 正式开始执行任务之前检查
    if (self.isCancelled) {
        return;
    }

    for (int i = ; i < ; i++) {
        // 每个循环开始之前检查
        if (self.isCancelled) {
            NSLog(@"退出当前任务");
            return;
        }

        // 一个漫长的任务
    }

    // 阶段性任务之间检查
    [self processLongTask];
}

• 取消位于队列中等待执行的操作：start方法的默认实现会检查cancelled状态，如果为YES，则立即退出，不会调用main方法。

2、最大并发数 maxConcurrentOperationCount

maxConcurrentOperationCount ＝ － 1  表示不限制，默认并发执行；

maxConcurrentOperationCount ＝ 1 表示最大并发数为1，串行执行；

maxConcurrentOperationCount > ([count] > =1)  表示并发执行，min[count,系统限制]。

代码示例：

- (void)operationQueue
{
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 设置最大并发操作数
    // queue.maxConcurrentOperationCount = - 1;  // 并发执行
    // queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 同步执行
     queue.maxConcurrentOperationCount = ; // 并发执行

    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task1-----%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task2-----%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task3-----%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task4-----%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task5-----%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task6-----%@", [NSThread currentThread]);
    }];
}

打印结果：

// queue.maxConcurrentOperationCount = - 1

-- ::39.554 beck.wang[:] task2-----<NSThread: 0x61800006d340>{number = , name = (null)}
-- ::39.554 beck.wang[:] task3-----<NSThread: 0x6080000751c0>{number = , name = (null)}
-- ::39.554 beck.wang[:] task4-----<NSThread: 0x610000071c00>{number = , name = (null)}
-- ::39.554 beck.wang[:] task5-----<NSThread: 0x60000006ea40>{number = , name = (null)}
-- ::39.554 beck.wang[:] task1-----<NSThread: 0x608000073500>{number = , name = (null)}
-- ::39.554 beck.wang[:] task6-----<NSThread: 0x610000071c80>{number = , name = (null)}

// 分析：线程数为6，并发执行

-----------------------------------分割线----------------------------------------------

// queue.maxConcurrentOperationCount =  1

-- ::04.365 beck.wang[:] task1-----<NSThread: 0x60800007c880>{number = , name = (null)}
-- ::04.365 beck.wang[:] task2-----<NSThread: 0x60800007c880>{number = , name = (null)}
-- ::04.365 beck.wang[:] task3-----<NSThread: 0x60800007c880>{number = , name = (null)}
-- ::04.365 beck.wang[:] task4-----<NSThread: 0x60800007c880>{number = , name = (null)}
-- ::04.366 beck.wang[:] task5-----<NSThread: 0x60800007c880>{number = , name = (null)}
-- ::04.366 beck.wang[:] task6-----<NSThread: 0x60800007c880>{number = , name = (null)}

// 分析：线程个数为1，同步执行

-----------------------------------分割线----------------------------------------------

// queue.maxConcurrentOperationCount =  2

-- ::26.162 beck.wang[:] task2-----<NSThread: 0x608000079740>{number = , name = (null)}
-- ::26.162 beck.wang[:] task1-----<NSThread: 0x6100000770c0>{number = , name = (null)}
-- ::26.162 beck.wang[:] task4-----<NSThread: 0x608000079740>{number = , name = (null)}
-- ::26.162 beck.wang[:] task3-----<NSThread: 0x6100000770c0>{number = , name = (null)}
-- ::26.162 beck.wang[:] task5-----<NSThread: 0x608000079740>{number = , name = (null)}
-- ::26.163 beck.wang[:] task6-----<NSThread: 0x6100000770c0>{number = , name = (null)}

// 分析：线程个数为2，并发执行

很明显，通过设置maxConcurrentOperationCount就能实现并发、串行功能是不是比GCD轻松多了！

3、操作依赖

NSOperation中我们可以为操作分解为若干个小的任务，通过添加他们之间的依赖关系进行操作，这个经常用到！这也是NSOperation吸引人的地方，不需要像GCD那样使用复杂的代码实现，addDependency就可以搞定！

- (void)addDependency
{
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        sleep();
        NSLog(@"task1-----%@", [NSThread  currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task2-----%@", [NSThread  currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"task3-----%@", [NSThread  currentThread]);
    }];

    // op2依赖于op1 执行顺序op1－>op2 必须放在［添加操作队列］之前
    [op2 addDependency:op1];

    // 忌循环依赖 op2已经依赖于op1,切不可再让op1依赖于op2，形成循环依赖
    //[op1 addDependency:op2];

    // 添加操作队列
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
    [queue addOperation:op3];
}

     打印结果：

-- ::02.011 beck.wang[:] task3-----<NSThread: 0x61800006d740>{number = , name = (null)}
-- ::04.085 beck.wang[:] task1-----<NSThread: 0x60000006f040>{number = , name = (null)}
-- ::04.085 beck.wang[:] task2-----<NSThread: 0x61800006d740>{number = , name = (null)}

分析：task2一定在task1后面执行，因为执行task1前设置了线程等待2s，所有task3最早执行。

4、操作优先级

NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = ,
NSOperationQueuePriorityHigh = ,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 

5、操作的监听

可以监听一个操作是否执行完毕，如下载图片，需要在下载第一张图片后才能下载第二张图片，这里就可以设置监听。

- (void)addListing{

    NSOperationQueue *queue=[[NSOperationQueue alloc]init];

    NSBlockOperation *operation=[NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i=; i<; i++) {
            NSLog(@"下载图片1-%@",[NSThread currentThread]);
        }
    }];

    // 监听操作的执行完毕
    operation.completionBlock=^{
        // 继续进行下载图片操作
        NSLog(@"--下载图片2--");
    };

    [queue addOperation:operation];
}

执行结果：

-- ::43.833 beck.wang[:] 下载图片1-<NSThread: 0x61800007a340>{number = , name = (null)}
-- ::43.834 beck.wang[:] 下载图片1-<NSThread: 0x61800007a340>{number = , name = (null)}
-- ::43.834 beck.wang[:] 下载图片1-<NSThread: 0x61800007a340>{number = , name = (null)}
-- ::43.834 beck.wang[:] --下载图片2--

分析：下载图片1完成后才会执行下载图片2，这里类似知识点3中的添加依赖。