iOS:多线程的详细介绍

多线程：

一、概念

1、什么是进程？

    程序的一次性执行就是进程。进程占独立的内存空间。

 

2、什么是线程？

    进程中的代码的执行路径。

 

3、进程与线程之间的关系？

     每个进程都要创建一个线程,叫主线程。主线程是其他所有线程的父线程。多个线程共享进程之间的内存空间。

 

4、单核与多核处理器下多线程的不同？

     单核处理器：一个cpu是分时间片轮流执行不同的线程，在切换线程时需要保存和恢复系线程的上下文(cpu中寄存器的内容)。

     多核处理器：多个cpu可以同时执行不同的线程。

 

5、多线程中线程同步的问题？

     多个线程对同一资源出现竞争的情况下会出现线程同步的问题。

     解决办法：加锁lock、条件condition、信号量semaphore(生产者消费者问题)

 

二、3种多线程技术对比

1.NSThread

2.NSOperation

3.GCD —— Grand Central Dispatch，是基于C语言的框架

以上这三种编程方式从上到下，抽象度层次是从低到高的，抽象度越高的使用越简单，也是Apple最推荐使用的。但是就目前而言，iOS的开发者，需要了解三种多线程技术的基本使用过程。因为很多框架技术分别使用了不同多线程技术。例如NSURLConnection的异步静态方法：sendAsynchronousRequest:request queue:[NSOperationQueue mainQueue] completionHandler:^(NSURLResponse *response, NSData *data, NSError *error)

•NSThread:

优点：NSThread 比其他两个轻量级，使用简单

缺点：需要自己管理线程的生命周期、线程同步。线程同步对数据的加锁会有一定的系统开销

•NSOperation：

不需要关心线程管理，数据同步的事情，可以把精力放在自己需要执行的操作上

•GCD：

Grand Central Dispatch是由苹果开发的一个多核编程的解决方案。iOS4.0+才能使用，是替代NSThread, NSOperation的高效和强大的技术，用途广泛,苹果公司极力推崇的一个框架。

     

三、创建线程的主要3种方式

       创建线程方法：

1.+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;

2.- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;

3.继承NSThread类,然后在子类中重写父类的执行线程的main方法。

 

•参数说明：

selector：线程执行的方法，只能有一个参数，不能有返回值

target：selector消息发送的对象

argument：传输给target的唯一参数，也可以是nil

•NSObject直接加入了多线程的支持，允许对象的某个方法在后台运行（本方法普遍应用在游戏中，利用多线程播放声音）

 - (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(id)arg;

 

四、NSThread的使用

•当涉及到共享资源争夺时，共享资源的数据加锁是一个难点，既要保证数据安全，又要保证线程执行效率

–使用前加锁

–尽快使用

–使用完解锁

–再去做其他的事情

•多线程编写顺序

1.单个方法调试OK

2.单个线程调试OK

3.增加线程，并考虑线程加锁、解锁的准确位置。

•注意：

–只有主线程能够修改UI

–如果不涉及到内存争抢，NSThread写多线程是最简单的

•

•当不涉及共享资源争夺时，使用NSObject的performSelectorInBackground方法可以非常的方便地实现多线程

 

五、 NSOperation & NSOperationQueue的使用

•NSOperation的两个子类

1.NSInvocationOperation

2.NSBlockOperation

3.子类化NSOperation，然后重写main方法

•工作原理：

1.用NSOperation封装要执行的操作

2.将创建好的NSOperation对象放NSOperationQueue中

3.启动OperationQueue开始新的线程执行队列中的操作

•注意事项：

1.使用多线程时通常需要控制线程的并发数，因为线程会消耗系统资源，同时运行的线程过多，系统会变慢

2.使用以下方法可以控制并发的线程数量：

- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt

•使用小结：

•NSOperation中无需使用线程锁

•除更新UI之外，对共享资源的争夺也需放在主线程队列之中

•将定义的操作添加至队列之后，多线程便开始启动

•NSBlockOperation的使用相比NSInvocationOperation更加灵活、方便

•通过setMaxConcurrentOperationCount方法可以控制并发的最大线程数量

六、GCD的使用

•GCD是基于C语言的框架

•工作原理：

–让程序平行排队的特定任务，根据可用的处理资源，安排它们在任何可用的处理器上执行任务

–要执行的任务可以是一个函数或者一个block

–底层是通过线程实现的，不过程序员可以不必关注实现的细节

–GCD中的FIFO队列称为dispatch queue，可以保证先进来的任务先得到执行

–dispatch__notify可以实现监听一组任务是否完成，完成后得到通知

•dispatch queue：

1.Main dispatch queue：是全局可用的队列，用于在主线程上执行任务

2.Serial：同时只执行一个任务

3.Concurrent：可以并发地执行多个任务，但是执行完成的顺序是随机的

 

•使用小结：

•GCD的原理和Operation非常相像，只是它是C语言架构的。

•GCD中无需使用线程锁

•除更新UI之外，对共享资源的争夺也需放在主调度队列之中

•将任务添加至群组，并指定全局操作队列，使得GCD的多线程更加灵活、方便

•dispatch_group_notify可以监听一组任务是否完成。这个方法很有用，比如你执行三个下载任务，当三个任务都下载完成后，才通知界面说已经完成

•如果不需要监听一组任务，可以直接使用dispatch_async方法

最后建议：

•关于多线程必须记住的三个要点

–只能在主线程中更新UI

–共享数据争夺的处理

–不要使用多种多线程技术去争夺同一个资源！

•在使用多线程的时候，是为了处理并发操作的。如果有可能，我们不要去做抢资源的事情！