用NSOperation和NSOperationQueue实现多线程编程

1.上一讲简单介绍了NSThread的使用，虽然也可以实现多线程编程，但是需要我们去管理线程的生命周期，还要考虑线程同步、加锁问题，造成一些性能上的开销。我们也可以配合使用NSOperation和NSOperationQueue实现多线程编程，实现步骤大致是这样的：

1> 先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中

2> 然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中

3> 系统会自动将NSOperation中封装的操作放到一条新线程中执行

在此过程中，我们根本不用考虑线程的生命周期、同步、加锁等问题

下面列举一个应用场景，比如微博的粉丝列表：

每一行的头像肯定要从新浪服务器下载图片后才能显示的，而且是需要异步下载。这时候你就可以把每一行的图片下载操作封装到一个NSOperation对象中，上面有6行，所以要创建6个NSOperation对象，然后添加到NSOperationQueue中，分别下载不同的图片，下载完毕后，回到对应的行将图片显示出来。

2.默认情况下，NSOperation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

2> NSBlockOperation

3> 自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法

这讲先介绍如何用NSOperation封装一个操作，后面再结合NSOperationQueue来使用。

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一、NSInvocationOperation

1 NSInvocationOperation *operation = [[[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"mj"] autorelease];
2 [operation start];

* 第1行初始化了一个NSInvocationOperation对象，它是基于一个对象和selector来创建操作

* 第2行调用了start方法，紧接着会马上执行封装好的操作，也就是会调用self的run:方法，并且将@"mj"作为方法参数

* 这里要注意：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operation放到一个NSOperationQueue中，才会异步执行操作。

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二、NSBlockOperation

1.同步执行一个操作

1 NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^(){
2         NSLog(@"执行了一个新的操作");
3 }];
4  // 开始执行任务
5 [operation start];

* 第1行初始化了一个NSBlockOperation对象，它是用一个Block来封装需要执行的操作

* 第2行调用了start方法，紧接着会马上执行Block中的内容

* 这里还是在当前线程同步执行操作，并没有异步执行

2.并发执行多个操作

 1 NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^(){
 2 　　NSLog(@"执行第1次操作，线程：%@", [NSThread currentThread]);
 3 }];
 4
 5 [operation addExecutionBlock:^() {
 6 　　NSLog(@"又执行了1个新的操作，线程：%@", [NSThread currentThread]);
 7 }];
 8
 9 [operation addExecutionBlock:^() {
10 　　NSLog(@"又执行了1个新的操作，线程：%@", [NSThread currentThread]);
11 }];
12
13 [operation addExecutionBlock:^() {
14 　　NSLog(@"又执行了1个新的操作，线程：%@", [NSThread currentThread]);
15 }];
16
17 // 开始执行任务
18 [operation start];

* 第1行初始化了一个NSBlockOperation对象

* 分别在第5、9、13行通过addExecutionBlock:方法添加了新的操作，包括第1行的操作，一共封装了4个操作

* 在第18行调用start方法后，就会并发地执行这4个操作，也就是会在不同线程中执行

1 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:c07] 又执行了1个新的操作，线程：<NSThread: 0x7121d50>{name = (null), num = 1}
2 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:3f03] 又执行了1个新的操作，线程：<NSThread: 0x742e1d0>{name = (null), num = 5}
3 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:1b03] 执行第1次操作，线程：<NSThread: 0x742de50>{name = (null), num = 3}
4 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:1303] 又执行了1个新的操作，线程：<NSThread: 0x7157bf0>{name = (null), num = 4}

可以看出，每个操作所在线程的num值都不一样，说明是不同线程

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三、NSOperation的其他用法

1.取消操作

operation开始执行之后, 默认会一直执行操作直到完成，我们也可以调用cancel方法中途取消操作

[operation cancel];

2.在操作完成后做一些事情

如果想在一个NSOperation执行完毕后做一些事情，就调用NSOperation的setCompletionBlock方法来设置想做的事情

operation.completionBlock = ^() {
    NSLog(@"执行完毕");
};

当operation封装的操作执行完毕后，就会回调Block里面的内容

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四、自定义NSOperation

如果NSInvocationOperation和NSBlockOperation不能满足需求，我们可以直接新建子类继承NSOperation，并添加任何需要执行的操作。如果只是简单地自定义NSOperation，只需要重载-(void)main这个方法，在这个方法里面添加需要执行的操作。

下面写个子类DownloadOperation来下载图片

1.继承NSOperation，重写main方法

DownloadOperation.h

#import <Foundation/Foundation.h>
@protocol DownloadOperationDelegate;

@interface DownloadOperation : NSOperation
// 图片的url路径
@property (nonatomic, copy) NSString *imageUrl;
// 代理
@property (nonatomic, assign) id<DownloadOperationDelegate> delegate;

- (id)initWithUrl:(NSString *)url delegate:(id<DownloadOperationDelegate>)delegate;
@end

// 图片下载的协议
@protocol DownloadOperationDelegate <NSObject>
- (void)downloadFinishWithImage:(UIImage *)image;
@end

DownloadOperation.m

 1 #import "DownloadOperation.h"
 2
 3 @implementation DownloadOperation
 4 @synthesize delegate = _delegate;
 5 @synthesize imageUrl = _imageUrl;
 6
 7 // 初始化
 8 - (id)initWithUrl:(NSString *)url delegate:(id<DownloadOperationDelegate>)delegate {
 9     if (self = [super init]) {
10         self.imageUrl = url;
11         self.delegate = delegate;
12     }
13     return self;
14 }
15 // 释放内存
16 - (void)dealloc {
17     [super dealloc];
18     [_imageUrl release];
19 }
20
21 // 执行主任务
22 - (void)main {
23     // 新建一个自动释放池，如果是异步执行操作，那么将无法访问到主线程的自动释放池
24     @autoreleasepool {
25         // ....
26     }
27 }
28 @end

* 在第22行重载了main方法，等会就把下载图片的代码写到这个方法中

* 如果这个DownloadOperation是在异步线程中执行操作，也就是说main方法在异步线程调用，那么将无法访问主线程的自动释放池，所以在第24行创建了一个属于当前线程的自动释放池

2.正确响应取消事件

* 默认情况下，一个NSOperation开始执行之后，会一直执行任务到结束，就比如上面的DownloadOperation，默认会执行完main方法中的所有代码。

* NSOperation提供了一个cancel方法，可以取消当前的操作。

* 如果是自定义NSOperation的话，需要手动处理这个取消事件。比如，一旦调用了cancel方法，应该马上终止main方法的执行，并及时回收一些资源。

* 处理取消事件的具体做法是：在main方法中定期地调用isCancelled方法检测操作是否已经被取消，也就是说是否调用了cancel方法，如果返回YES，表示已取消，则立即让main方法返回。

* 以下地方可能需要调用isCancelled方法:

• 在执行任何实际的工作之前，也就是在main方法的开头。因为取消可能发生在任何时候，甚至在operation执行之前。
• 执行了一段耗时的操作之后也需要检测操作是否已经被取消

 1 - (void)main {
 2     // 新建一个自动释放池，如果是异步执行操作，那么将无法访问到主线程的自动释放池
 3     @autoreleasepool {
 4         if (self.isCancelled) return;
 5
 6         // 获取图片数据
 7         NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.imageUrl];
 8         NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
 9
10         if (self.isCancelled) {
11             url = nil;
12             imageData = nil;
13             return;
14         }
15
16         // 初始化图片
17         UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
18
19         if (self.isCancelled) {
20             image = nil;
21             return;
22         }
23
24         if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(downloadFinishWithImage:)]) {
25             // 把图片数据传回到主线程
26             [(NSObject *)self.delegate performSelectorOnMainThread:@selector(downloadFinishWithImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
27         }
28     }
29 }

* 在第4行main方法的开头就先判断operation有没有被取消。如果被取消了，那就没有必要往下执行了

* 经过第8行下载图片后，在第10行也需要判断操作有没有被取消

* 总之，执行了一段比较耗时的操作之后，都需要判断操作有没有被取消

* 图片下载完毕后，在第26行将图片数据传递给了代理(delegate)对象