NSThread线程对象

NSThread

创建线程的方式

• 准备在后台线程调用的方法 longOperation:

- (void)longOperation:(id)obj {
    NSLog(@"%@ - %@", [NSThread currentThread], obj);
}

方式1：alloc / init - start

- (void)threadDemo1 {
    NSLog(@"before %@", [NSThread currentThread]);

    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(longOperation:) object:@"THREAD"];

    [thread start];

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

代码小结

• [thread start];执行后，会在另外一个线程执行 longOperation: 方法
• 在 OC 中，任何一个方法的代码都是从上向下顺序执行的
• 同一个方法内的代码，都是在相同线程执行的(block除外)

方式2：detachNewThreadSelector

- (void)threadDemo2 {
    NSLog(@"before %@", [NSThread currentThread]);

    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(longOperation:) toTarget:self withObject:@"DETACH"];

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

代码小结

• detachNewThreadSelector 类方法不需要启动，会自动创建线程并执行 @selector 方法

方式3：分类方法

- (void)threadDemo3 {
    NSLog(@"before %@", [NSThread currentThread]);

    [self performSelectorInBackground:@selector(longOperation:) withObject:@"PERFORM"];

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

代码小结

• performSelectorInBackground 是 NSObject 的分类方法
• 会自动在后台线程执行 @selector 方法
• 没有 thread 字眼，隐式创建并启动线程
• 所有 NSObject 都可以使用此方法，在其他线程执行方法

NSThread 的 Target

• NSThread 的实例化方法中的 target 指的是开启线程后，在线程中执行 哪一个对象 的 @selector 方法

代码演练

• 准备对象

@interface Person : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@implementation Person

+ (instancetype)personWithDict:(NSDictionary *)dict {
    id obj = [[self alloc] init];

    [obj setValuesForKeysWithDictionary:dict];

    return obj;
}

- (void)longOperation:(id)obj {
    NSLog(@"%@ - %@ - %@", [NSThread currentThread], self.name, obj);
}

@end

• 定义属性

@property (nonatomic, strong) Person *person;

• 懒加载

- (Person *)person {
    if (_person == nil) {
        _person = [Person personWithDict:@{@"name": @"zhangsan"}];
    }
    return _person;
}

三种线程调度方法

• alloc / init

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self.person selector:@selector(longOperation:) object:@"THREAD"];

[thread start];

• detach

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(longOperation:) toTarget:self.person withObject:@"DETACH"];

• 分类方法

[self.person performSelectorInBackground:@selector(longOperation:) withObject:@"PERFORM"];

代码小结

• 通过指定不同的 target 会在后台线程执行该对象的 @selector 方法
• 提示：不要看见 target 就写 self
• performSelectorInBackground 可以让方便地在后台线程执行任意 NSObject 对象的方法

线程状态

线程状态

• 新建
  • 实例化线程对象
• 就绪
  
  • 向线程对象发送 start 消息，线程对象被加入 可调度线程池 等待 CPU 调度
  • detach 方法和 performSelectorInBackground 方法会直接实例化一个线程对象并加入 可调度线程池
• 运行
  
  • CPU 负责调度可调度线程池中线程的执行
  • 线程执行完成之前，状态可能会在就绪和运行之间来回切换
  • 就绪和运行之间的状态变化由 CPU 负责，程序员不能干预
• 阻塞
  
  • 当满足某个预定条件时，可以使用休眠或锁阻塞线程执行
    • sleepForTimeInterval：休眠指定时长
    • sleepUntilDate：休眠到指定日期
    • @synchronized(self)：乎斥锁
• 死亡
  
  • 正常死亡
    • 线程执行完毕
  • 非正常死亡
    
    • 当满足某个条件后，在线程内部中止执行
    • 当满足某个条件后，在主线程中止线程对象

代码演练

- (void)statusDemo {

    NSLog(@"先睡会");
    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        if (i == 9) {
            NSLog(@"再睡会");
            [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1.0]];
        }

        NSLog(@"%d %@", i, [NSThread currentThread]);

        if (i == 16) {
            NSLog(@"88");
            // 终止线程之前，需要记住释放资源
            [NSThread exit];
        }
    }
    NSLog(@"over");
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    // 注意不要在主线程上调用 exit 方法
//    [NSThread exit];

    // 实例化线程对象(新建)
    NSThread *t = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(statusDemo) object:nil];

    // 线程就绪(被添加到可调度线程池中)
    [t start];
}

代码小结

阻塞

• 方法执行过程，符合某一条件时，可以利用 sleep 方法让线程进入 阻塞 状态

  • sleepForTimeInterval 从现在起睡多少秒
  • sleepUntilDate 从现在起睡到指定的日期

死亡

[NSThread exit];

• 一旦强行终止线程，后续的所有代码都不会被执行
• 注意：在终止线程之前，应该注意释放之前分配的对象！

注意：线程从就绪和运行状态之间的切换是由 CPU 负责的，程序员无法干预

线程属性

代码演练

// MARK: - 线程属性
- (void)threadProperty {
    NSThread *t1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(demo) object:nil];

    // 1. 线程名称
    t1.name = @"Thread AAA";
    // 2. 优先级
    t1.threadPriority = 0;

    [t1 start];

    NSThread *t2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(demo) object:nil];

    // 1. 线程名称
    t2.name = @"Thread BBB";
    // 2. 优先级
    t2.threadPriority = 1;

    [t2 start];
}

- (void)demo {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        // 堆栈大小
        NSLog(@"%@ 堆栈大小：%tuK", [NSThread currentThread], [NSThread currentThread].stackSize / 1024);
    }

    // 模拟崩溃
    // 判断是否是主线程
//    if (![NSThread currentThread].isMainThread) {
//        NSMutableArray *a = [NSMutableArray array];
//
//        [a addObject:nil];
//    }
}

属性

1. name - 线程名称

• 在大的商业项目中，通常需要在程序崩溃时，获取程序准确执行所在的线程

2. threadPriority - 线程优先级

• 优先级，是一个浮点数，取值范围从 0~1.0
  • 1.0表示优先级最高
  • 0.0表示优先级最低
  • 默认优先级是0.5
• 优先级高只是保证 CPU 调度的可能性会高
• 刀哥个人建议，在开发的时候，不要修改优先级
• 多线程的目的：是将耗时的操作放在后台，不阻塞主线程和用户的交互！
• 多线程开发的原则：简单

3. stackSize - 栈区大小

• 默认情况下，无论是主线程还是子线程，栈区大小都是 512K
• 栈区大小可以设置

[NSThread currentThread].stackSize = 1024 * 1024;

4. isMainThread - 是否主线程

资源共享

资源共享-卖票

多线程开发的复杂度相对较高，在开发时可以按照以下套路编写代码：

1. 首先确保单个线程执行正确
2. 添加线程

卖票逻辑

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.tickets = 20;

    [self saleTickets];
}

/// 卖票逻辑 - 每一个售票逻辑(窗口)应该把所有的票卖完
- (void)saleTickets {
    while (YES) {
        if (self.tickets > 0) {
            self.tickets--;
            NSLog(@"剩余票数 %d %@", self.tickets, [NSThread currentThread]);
        } else {
            NSLog(@"没票了 %@", [NSThread currentThread]);
            break;
        }
    }
}

添加线程

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.tickets = 20;

    NSThread *t1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    t1.name = @"售票员 A";
    [t1 start];

    NSThread *t2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    t2.name = @"售票员 B";
    [t2 start];
}

添加休眠

- (void)saleTickets {
    while (YES) {
        // 模拟休眠
        [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

        if (self.tickets > 0) {
            self.tickets--;
            NSLog(@"剩余票数 %d %@", self.tickets, [NSThread currentThread]);
        } else {
            NSLog(@"没票了 %@", [NSThread currentThread]);
            break;
        }
    }
}

运行测试结果

互斥锁

添加互斥锁

- (void)saleTickets {

    while (YES) {
        [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

        @synchronized(self) {
            if (self.tickets > 0) {
                self.tickets--;
                NSLog(@"剩余票数 %d %@", self.tickets, [NSThread currentThread]);
                continue;
            }
        }

        NSLog(@"没票了 %@", [NSThread currentThread]);
        break;
    }
}

互斥锁小结

1. 保证锁内的代码，同一时间，只有一条线程能够执行！
2. 互斥锁的锁定范围，应该尽量小，锁定范围越大，效率越差！
3. 速记技巧 [[NSUserDefaults standardUserDefaults] synchronize];

互斥锁参数

1. 能够加锁的任意 NSObject 对象
2. 注意：锁对象一定要保证所有的线程都能够访问
3. 如果代码中只有一个地方需要加锁，大多都使用 self，这样可以避免单独再创建一个锁对象

原子属性

• 原子属性（线程安全），是针对多线程设计的，是默认属性
• 多个线程在写入原子属性时（调用 setter 方法），能够保证同一时间只有一个线程执行写入操作
• 原子属性是一种单(线程)写多(线程)读的多线程技术
• 原子属性的效率比互斥锁高，不过可能会出现脏数据
• 在定义属性时，必须显示地指定 nonatomic

代码演练

• 定义属性

@property (nonatomic, strong) NSObject *obj1;
@property (atomic, strong) NSObject *obj2;
@property (nonatomic, strong) NSObject *obj3;

• 模拟原子属性

@synthesize obj3 = _obj3;
- (void)setObj3:(NSObject *)obj3 {
    @synchronized(self) {
        _obj3 = obj3;
    }
}

- (NSObject *)obj3 {
    return _obj3;
}

* 性能测试

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    int largeNumber = 1000 * 10000;

    NSLog(@"非原子属性");
    CFAbsoluteTime start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i = 0; i < largeNumber; i++) {
        self.obj1 = [[NSObject alloc] init];
    }
    NSLog(@"%f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start);

    NSLog(@"原子属性");
    start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i = 0; i < largeNumber; i++) {
        self.obj2 = [[NSObject alloc] init];
    }
    NSLog(@"%f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start);

    NSLog(@"模拟原子属性");
    start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i = 0; i < largeNumber; i++) {
        self.obj3 = [[NSObject alloc] init];
    }
    NSLog(@"%f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start);
}

原子属性内部的锁是自旋锁，自旋锁的执行效率比互斥锁高

自旋锁 & 互斥锁

• 共同点

  • 都能够保证同一时间，只有一条线程执行锁定范围的代码

• 不同点

  • 互斥锁：如果发现有其他线程正在执行锁定的代码，线程会进入休眠状态，等待其他线程执行完毕，打开锁之后，线程会被唤醒
  • 自旋锁：如果发现有其他线程正在执行锁定的代码，线程会以死循环的方式，一直等待锁定代码执行完成

• 结论

  • 自旋锁更适合执行非常短的代码
  • 无论什么锁，都是要付出代价

线程安全

• 多个线程进行读写操作时，仍然能够得到正确结果，被称为线程安全
• 要实现线程安全，必须要用到锁
• 为了得到更佳的用户体验，UIKit 不是线程安全的

约定：所有更新 UI 的操作都必须主线程上执行！

• 因此，主线程又被称为UI 线程

iOS 开发建议

1. 所有属性都声明为 nonatomic
2. 尽量避免多线程抢夺同一块资源
3. 尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力

线程间通讯

主线程实现

定义属性

/// 根视图是滚动视图
@property (nonatomic, strong) UIScrollView *scrollView;
/// 图像视图
@property (nonatomic, weak) UIImageView *imageView;
/// 网络下载的图像
@property (nonatomic, weak) UIImage *image;

loadView

1. 加载视图层次结构
2. 用纯代码开发应用程序时使用
3. 功能和 Storyboard & XIB 是等价的

如果重写了 loadView，Storyboard & XIB 都无效

- (void)loadView {
    _scrollView = [[UIScrollView alloc] init];
    _scrollView.backgroundColor = [UIColor orangeColor];
    self.view = _scrollView;

    UIImageView *iv = [[UIImageView alloc] init];
    [self.view addSubview:iv];
    _imageView = iv;
}

viewDidLoad

1. 视图加载完成后执行
2. 可以做一些数据初始化的工作
3. 如果用纯代码开发，不要在此方法中设置界面 UI

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 下载图像
    [self downloadImage];
}

下载网络图片

- (void)downloadImage {
    // 1. 网络图片资源路径
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://c.hiphotos.baidu.com/image/pic/item/4afbfbedab64034f42b14da1aec379310a551d1c.jpg"];

    // 2. 从网络资源路径实例化二进制数据(网络访问)
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

    // 3. 将二进制数据转换成图像
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];

    // 4. 设置图像
    self.image = image;
}

设置图片

- (void)setImage:(UIImage *)image {
    // 1. 设置图像视图的图像
    self.imageView.image = image;

    // 2. 按照图像大小设置图像视图的大小
    [self.imageView sizeToFit];

    // 3. 设置滚动视图的 contentSize
    self.scrollView.contentSize = image.size;
}

设置滚动视图的缩放

1> 设置滚动视图缩放属性

// 1> 最小缩放比例
self.scrollView.minimumZoomScale = 0.5;
// 2> 最大缩放比例
self.scrollView.maximumZoomScale = 2.0;
// 3> 设置代理
self.scrollView.delegate = self;

2> 实现代理方法 - 告诉滚动视图缩放哪一个视图

- (UIView *)viewForZoomingInScrollView:(UIScrollView *)scrollView {
    return self.imageView;
}

3> 跟踪 scrollView 缩放效果

- (void)scrollViewDidZoom:(UIScrollView *)scrollView {
    NSLog(@"%@", NSStringFromCGAffineTransform(self.imageView.transform));
}

线程间通讯

• 在后台线程下载图像

[self performSelectorInBackground:@selector(downloadImage) withObject:nil];

• 在主线程设置图像

[self performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];