UI第二十二讲.多线程编程
一.多线程概述
1.程序:由源代码生成的可执行程序.(例如:QQ.app)
2.进程:一个正在运行的程序可以看做一个进程.(例如:正在运行的一个QQ就是一个进程) ,进程具有独立运行所需要的全部资源.
每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内
比如同时打开QQ、Xcode，系统就会分别启动2个进程
通过“活动监视器”可以查看Mac系统中所开启的进程
3.线程:程序中独立运行的代码段.(例如QQ中接收消息的代码)
1>.一个进程是由一个或多个线程组成.进程只负责资源的调度和调配,线程才是程序真正的执行单元,负责代码的执行
2>.1个进程要想执行任务，必须得有线程（每1个进程至少要有1条线程,即为主线程）
线程是进程的基本执行单元，一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行
比如使用酷狗播放音乐、使用迅雷下载电影，都需要在线程中执行
注意:线程是CPU独立运行和独立调度的基本单位（可以理解为一个进程中执行的代码片段），进程是资源分配的基本单位（进程是一块包含了某些资源的内存区域）。进程是线程的容器，真正完成代码执行的是线程，而进程则作为线程的执行环境。一个程序至少包含一个进程，一个进程至少包含一个线程，一个进程中的多个线程共享当前进程所拥有的资源。
4.线程的串行
1个线程中任务的执行是串行的
如果要在1个线程中执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务
也就是说，在同一时间内，1个线程只能执行1个任务
比如在1个线程中下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）
5.多线程.
1>.什么是多线程
1个进程中可以开启多条线程，每条线程可以并行（同时）执行不同的任务
进程 ->车间，线程->车间工人
多线程技术可以提高程序的执行效率
比如同时开启3条线程分别下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）
2>.多线程的原理
同一时间，CPU只能处理1条线程，只有1条线程在工作（执行）
多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换）
如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象
思考：如果线程非常非常多，会发生什么情况？
CPU会在N多线程之间调度，CPU会累死，消耗大量的CPU资源
每条线程被调度执行的频次会降低（线程的执行效率降低）
3>.多线程的优缺点
多线程的优点
能适当提高程序的执行效率
能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）
使用线程可以把程序中占据时间长的任务放到后台去处理，如图片、视频的下载
发挥多核处理器的优势，并发执行让系统运行的更快、更流畅，用户体验更好
多线程的缺点
开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，主线程占用1M，子线程占用512KB），如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能
线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大
程序设计更加复杂：比如线程之间的通信、多线程的数据共享
大量的线程降低代码的可读性
当多个线程对同一个资源出现争夺的时候要注意线程安全的问题。
4>.多线程在iOS开发中的应用
主线程:一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，称为“主线程”或“UI线程”
主线程的主要作用:(1).显示\刷新UI界面 (2).处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）
主线程的使用注意:别将比较耗时的操作放到主线程中。
耗时操作会卡住主线程，严重影响UI的流畅度，给用户一种“卡”的坏体验
二.NSNSThread
NSThread是一个轻量级的多线程.
创建NSThread的两种方式:
1 //第一种初始哈NSThread的方法 thread线,路线的意思
2 //这里要绑定一个事件target/action , 做子线程里要做的事情
3 self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadAction) object:nil];
4
5
6 //第二种(遍历构造器创建)
7 //自动开启一个 通过NSThread创建的线程 detach分离派遣
8 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(threadAction) toTarget:self withObject:nil];
注意在使用NSThread时,要有开始和结束进程的语句
1 //开始线程
2 [self.thread start];
3
4 //结束线程
5 [self.thread isFinished];
示例代码:
1 -(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
2 {
3 //第一种初始哈NSThread的方法
4 //这里要绑定一个事件target/action , 做子线程里要做的事情
5 self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadAction) object:nil];
6
7
8 //第二种(遍历构造器创建)
9 //自动开启一个 通过NSThread创建的线程
10 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(threadAction) toTarget:self withObject:nil];
11
12
13 //开始线程
14 [self.thread start];
15
16 //结束线程
17 [self.thread isFinished];
18
19
20 }
21
22 -(void)threadAction
23 {
24
25 //让程序 线程休眠10秒
26 // [NSThread sleepForTimeInterval:10.0f];
27
28 NSLog(@"gd");
29 //[NSThread currentThread]获取当前线程
30 //[NSThread mainThread]获取主线程
31 NSLog(@"当前线程 -----%@",[NSThread currentThread]);
32 NSLog(@"主线程++++++++++%@",[NSThread mainThread]);
33
34 //取消线程(仅仅是标识,标识线程可以取消掉了)
35 [self.thread cancel];
36
37 //在这里 真正的取消掉了
38 // [NSThread exit];
39
40 //结束当前的主线程*****************
41 // exit(0);
42
43
44
45 }
三.NSOperationQueue
NSOperation类,在MVC中属于M,是用于封装单个任务相关的代码和数据的抽象类,
因为它是抽象的,不能直接使用这个类,而是用两个子类(NSInvocationOperation,NSBlockOperation)来执行相应的实际任务.
NSOperation(含子类),只是一个操作,本身无主线程和子线程区别,可以在任意线程中使用.通常与NSOperationQueue结合使用.
示例代码:
1 -(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
2 {
3
4
5 //NSOperation本身不能创建线程,通过其两个子类创建
6 //NSInvocationOperation 的两个子类 创建线程的作用
//第一种创建方式
7 NSInvocationOperation *IO = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadAction) object:nil];
8 //需要开启线程,不需要取消掉了 会自动做的
9 [IO start];
10 //第二种创建方式
11 NSBlockOperation *BO = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
12 for (int i= 0; i<100; i++) {
13 NSLog(@"11111");
14 }
15 }];
16
17 [BO start];
18
19 //创建一个队列 (GCD/Operation 也是基于队列,串行和并发是基于队列的名词)
20 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
21 //最大的并发执行数量
22 //当我们设置为1 时候, 队列实行的是串行
23 //串行和并发为队列的名词,对应到同步异步
24 queue.maxConcurrentOperationCount = 2;
25
26 //添加一个依赖关系 后面的被依赖者先执行 前面的依赖者等着被依赖执行完后再执行
27 //先执行后者 然后再执行前者
28 //要先去添加依赖关系(有依赖关系的话)
29 [IO addDependency:BO];
30
31 //先加进去的先打印
32 //
33 [queue addOperation:IO];
34 [queue addOperation:BO];
35
36
37 }
38
39 -(void)threadAction
40 {
41
42 //让程序 线程休眠10秒
43 // [NSThread sleepForTimeInterval:10.0f];
44
45 NSLog(@"gd");
46 //[NSThread currentThread]获取当前线程
47 //[NSThread mainThread]获取主线程
48 NSLog(@"当前线程 -----%@",[NSThread currentThread]);
49 NSLog(@"主线程++++++++++%@",[NSThread mainThread]);
50
51 //取消线程(仅仅是标识,标识线程可以取消掉了)
52 [self.thread cancel];
53
54 //在这里 真正的取消掉了
55 // [NSThread exit];
56
57 //结束当前的主线程*****************
58 // exit(0);
59
60
61
62 }
四.GCD
1.简介
1>.什么是GCD？
全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”
纯C语言，提供了非常多强大的函数
2>.GCD的优势
GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）
GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）
程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码
3>.提示
2.任务和队列
GCD中有2个核心概念
（1）任务：执行什么操作
（2）队列：用来存放任务
GCD的使用就2个步骤
（1）定制任务
（2）确定想做的事情
将任务添加到队列中，GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行
提示：任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出
3.执行任务
1>.GCD中有2个用来执行任务的函数
说明：把右边的参数（任务）提交给左边的参数（队列）进行执行。
（1）用同步的方式执行任务 dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
参数说明：queue：队列 block：任务
（2）用异步的方式执行任务 dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
2>.同步和异步的区别
同步：在当前线程中执行
异步：在另一条线程中执行
4.队列
1>.队列的类型
GCD的队列可以分为2大类型
（1）并发队列（Concurrent Dispatch Queue）
可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效
（2）串行队列（Serial Dispatch Queue）
让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
2.补充说明
有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行
同步和异步决定了要不要开启新的线程
同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力
并发和串行决定了任务的执行方式
并发：多个任务并发（同时）执行
串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务
3.小结
说明：同步函数不具备开启线程的能力，无论是什么队列都不会开启线程；异步函数具备开启线程的能力，开启几条线程由队列决定（串行队列只会开启一条新的线程，并发队列会开启多条线程）。
同步函数
（1）并发队列：不会开线程
（2）串行队列：不会开线程
异步函数
（1）并发队列：能开启N条线程
（2）串行队列：开启1条线程
补充：
示例代码:
1 #import "ViewController.h"
2
3 @interface ViewController ()
4
5 @end
6
7 @implementation ViewController
8 //子线程不做更新UI的原因,线程更新时间不确定
9 //先回到主线程再更新UI
10 - (void)viewDidLoad {
11 [super viewDidLoad];
12
13 NSLog(@"主线程 : %@",[NSThread currentThread]);
14 /*
15
16 耗时的操作:
17 1.网络
18 2.压缩
19 3.动画
20 4.大量的计算
21
22
23 */
24
25 //获取系统提供的全局串行队列(主队列)
26 // dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
27
28 //创建一个同步线程 第一个参数 队列名字 第二个参数 要执行的任务
29 //在同步线程下获取主线程 会卡死 所以如果使用同步线程 则不使用全局的主队列
30 // dispatch_sync(queue, ^{
31 // //打印当前线程
32 // NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
33 // });
34
35
36 //创建一个串行队列
37 //第一个参数: 队列的名字
38 //第二个参数: 创建串行队列的宏
39
40
41 //同步下的自定义串行队列 还是在主线程下做事情
42 //异步下的自定义串行队列 则开辟一条线程 去做事情
43 // dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("q1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
44
45
46 //获取全局的系统并发队列
47 //DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND 获取一个系统提供的并发队列
48 //分为4个优先级 在系统内存资源足够的情况下 没有意义 在系统资源不足时 优先级越高先执行
49 //并发状态下的同步 不会开辟新的线程 只在主线程内操作
50 //并发状态下的异步 每一个任务都单独开辟一个子线程
51
52 // dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0);
53
54
55 //异步状态下的串行 = 当前线程内的同步执行
56 //异步每一个都开辟一个新的线程
57 //开启一个异步线程 并向队列里添加一项任务
58 //异步状态下的串行队列 所有任务 都会在同一个线程下执行
59
60 //创建一个并发队列
61 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("q2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
62
63 //异步线程
64 dispatch_async(queue, ^{
65 NSLog(@"主线程1---%@",[NSThread currentThread]);
66 self.view.backgroundColor = [UIColor redColor];
67 });
68
69 dispatch_async(queue, ^{
70 NSLog(@"主线程2---%@",[NSThread currentThread]);
71 self.view.backgroundColor = [UIColor yellowColor];
72 });
73
74 dispatch_async(queue, ^{
75 NSLog(@"主线程3---%@",[NSThread currentThread]);
76 });
77
78 //同步线程
79 //同步不会开辟新的线程,都是在主线程下去做
80 // dispatch_sync(queue, ^{
81 // NSLog(@"主线程1同步%@",[NSThread currentThread]);
82 // self.view.backgroundColor = [UIColor greenColor];
83 // });
84 // dispatch_sync(queue, ^{
85 // NSLog(@"主线程2同步%@",[NSThread currentThread]);
86 // });
87 //
88 // dispatch_sync(queue, ^{
89 // NSLog(@"主线程3同步%@",[NSThread currentThread]);
90 // });
91
92
93
94
95 }
其他一些常见用法:
1 //一些额外的功能
2 //线程锁
3 //设置block快的代码 同一时间内只有一个线程可以访问
4 //单例中经常使用
5 static dispatch_once_t onceToken;
6 dispatch_once(&onceToken, ^{
7
8
9 });
10
11
12 //代表的是 多久之后 执行代码块里面的任务
13 //就一个需要填写的 就是时间
14 //本质上 是让线程休眠一会
15 dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(10.0f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
16
17 });
18
19 //重复的做代码块里面的事情
20 //第一个参数 执行多少次
21 //在某个线程内做这件事情
22 //block需要填写一个参数 参数的意义是执行到第几次了
23 //基本上相当于for循环
24 dispatch_apply(10, dispatch_get_main_queue(), ^(size_t index) {
25
26 });
文章链接:1.iOS开发中多线程的安全问题.(多线程的安全隐患及解决方案,关于原子和非原子性原理的解释nonatomic)
2.多线程NSThread线程的开启,运行,阻塞,死亡问题.
