iOS-多线程介绍
一、前言部分
最近在面试,重新温习了一遍多线程,希望加深一遍对于多线程的理解。
1、什么是进程?
1).要了解线程我们必须先了解进程,通俗来讲进程就是在系统中运行的一个应用程序。
2).每个线程之间是独立存在的,分别运行在其专用的且受保护的内存空间中。
3).比如打开QQ或Xcode系统会分别开启两个进程 如图:
4)、我们可以通过"活动监视器"查看Mac系统中所开启的进程。
2、什么是线程?
1).一个进程要想执行任务必须得有线程,即一个进程至少要有一个线程。
2).线程是进程的基本执行单元,一个进程(程序)的所有任务都是在线程中执行的。
3).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运行 如图:
3、什么是线程的串行?
1).一个线程中任务是串行执行的(顺序执行)的,也就是说一个线程同一时间内只能执行一个任务。
2).串行执行图解,比如一个线程下载3个文件(文件A、B、C)
4、什么是多线程?
1).一个进程中可以开启多个线程,每个线程可以并发(同时)执行不同的任务。
2).类似关系列举:进程---->车间;线程---->车间工人
3).多线程图解,比如同时开启3个线程分别下载3个文件(文件A、B、C)
5、多线程原理
1).同一时间CPU只能执行一个线程,只有一个线程在工作(执行)。
2).多线程并发(同时)执行,其实是CPU快速的在多个线程之间调度(切换)。
3).如果CPU调度线程的速度够快,就会造成多线程并发执行的假象。
4).多线程的缺点:
1、每个线程都会占用一定的内存空间(默认情况下:主线程占用1MB,子线程占用512KB),
如果开启线程过多会占用大量的内存空间因而造成程序性能降低。
2、线程越多CPU调度线程上的开销就越大(类似工厂工人越多,工厂开销也越大)。
3、使程序设计更复杂:比如多线程的数据通信,多线程之间的数据共享。
5).多线程的优点:
1、能适当提高程序的执行效率。
2、能适当提高资源利用率(CPU、内存的利用率)
6、什么是主线程?
1).一个iOS程序开启后默认会开启一个线程,这个线程被称为"主线程"或"UI线程"。
2).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)
3).主线程注意点:
1、别将耗时的操作放在主线程中,耗时操作放在主线程中会造成程序卡顿的问题。
7、耗时操作Demo演示
1)、直接在主线程中运行的Demo
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
2 //获取当前执行方法和当前线程
3 //number==1 主线程
4 //number!=1 其他线程、子线程、次线程
5 NSLog(@"%s----%@",__func__,[NSThread currentThread]);
6
7 //直接在主线程中运行 造成UI操作卡顿
8 [self longTimeOperation];
9 }
10
11 #pragma mark-耗时操作
12 -(void)longTimeOperation{
13 for (int i=0; i<20000; i++) {
14 NSLog(@"%d",i);
15 }
16 }
2)、在子线程中运行的Demo
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{
2 //获取当前执行方法和当前线程
3 //number==1 主线程
4 //number!=1 其他线程、子线程、次线程
5 NSLog(@"%s----%@",__func__,[NSThread currentThread]);
6
7 //将耗时操作放在子线程中执行,不影响UI的操作
8 [self performSelectorInBackground:@selector(longTimeOperation) withObject:nil];
9 }
10
11 #pragma mark-耗时操作
12 -(void)longTimeOperation{
13 for (int i=0; i<20000; i++) {
14 NSLog(@"%d",i);
15 }
16 }
8、iOS中多线程的实现方案
技术方案 | 简介 | 语言 | 线程生命周期 | 使用频率 |
pthread |
|
C | 程序员管理 | 几乎不用 |
NSThread |
|
OC | 程序员管理 | 偶尔使用 |
GCD |
|
C | 自动管理 | 经常使用 |
NSOperation |
|
OC | 自动管理 | 经常使用 |
9、pthread 的使用
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 #import <pthread.h> 2 -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{ 3 [self test]; 4 } 5 6 //使用pthread创建线程 7 -(void)test{ 8 //声明一个线程变量 9 pthread_t threadID; 10 11 /* 12 参数: 13 1、要开的线程的变量 14 2、线程的属性 15 3、要在这个子线程中执行的函数(任务) 16 4、这个函数(任务)需要传递的参数 17 */ 18 //pthread_create(pthread_t *restrict, const pthread_attr_t *restrict, void *(*)(void *), void *restrict); 19 20 id str=@"hello"; 21 //id 需要转成void * 需要使用__bridge进行桥连 22 //1、这里只是临时把str对象转成void *在这里临时使用,不改变这个对象的所有权 23 //2、把对象所有权交出去,在这个函数把str转成void * 24 //如果使用MRC 这里不需要使用桥连可以直接使用这个参数 25 //ARC自动内存管理,本质是编译器特性,是在程序编译的时候,编译器在适合的地方帮我们添加retain、release、autorelease 26 pthread_create(&threadID, NULL, run, (__bridge void*)str); 27 } 28 29 #pragma mark-耗时操作 30 void *run(void *prama){ 31 //void * 相当于OC里面的id 32 //__bridge 桥连操作 33 NSString *str=(__bridge NSString*)prama; 34 for (int i=0; i<20000; i++) { 35 NSLog(@"%d----%@----%@",i,[NSThread currentThread],str); 36 37 } 38 return NULL; 39 }
10、NSThread 的创建方式
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{ 2 //[self test1]; 3 4 //[self test2]; 5 6 [self test3]; 7 } 8 9 #pragma mark-线程的创建方式 10 //创建线程方式1 11 -(void)test1{ 12 //实例化一个线程对象 13 NSThread *thread=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run1) object:nil]; 14 //线程启动方法 15 [thread start]; 16 } 17 18 //创建线程方式2 19 -(void)test2{ 20 //创建线程后自动启动线程 21 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run2:) toTarget:self withObject:@"KK"]; 22 } 23 24 //创建线程方式3 25 -(void)test3{ 26 //隐式创建线程并启动 27 [self performSelectorInBackground:@selector(run2:) withObject:@"Hi"]; 28 29 /* 30 test2、test3 两个线程创建方法的优缺点: 31 优点:简单快捷 32 缺点:无法对线程更详细的设置 33 */ 34 } 35 36 #pragma mark-耗时操作 37 -(void) run1{ 38 for (int i=0; i<200; i++) { 39 NSLog(@"%d----%@",i,[NSThread currentThread]); 40 } 41 } 42 -(void) run2:(NSString*)param{ 43 for (int i=0; i<200; i++) { 44 NSLog(@"%d----%@---%@",i,[NSThread currentThread],param); 45 } 46 }
11、线程的属性介绍
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{ 2 [self test]; 3 } 4 5 #pragma mark-线程的属性 6 -(void)test{ 7 //实例化一个线程对象 8 NSThread *threadA=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil]; 9 //线程名称,用于区分多个线程 10 threadA.name=@"Thread A"; 11 //线程的优先级 0.0~1.0 默认值 0.5 12 //实际开发中一般不修改优先级的值 13 threadA.threadPriority=0.1; 14 //线程启动方法 15 [threadA start]; 16 17 // //实例化一个线程对象 18 // NSThread *threadB=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil]; 19 // //线程名称,用于区分多个线程 20 // threadB.name=@"Thread B"; 21 // //线程的优先级 0.0~1.0 默认值 0.5 22 // threadB.threadPriority=1.0; 23 // //线程启动方法 24 // [threadB start]; 25 } 26 27 28 #pragma mark-耗时操作 29 -(void) run{ 30 for (int i=0; i<200; i++) { 31 NSLog(@"%d----%@",i,[NSThread currentThread]); 32 } 33 }
12、GCD的使用实例
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
1 #pragma mark - GCD演练 2 /** 3 并发队列,同步执行 4 */ 5 - (void)gcdDemo4 { 6 // 1. 队列 7 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("itcast", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); 8 9 // 2. 同步执行任务 10 for (int i = 0; i < 10; i++) { 11 dispatch_sync(queue, ^{ 12 NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i); 13 }); 14 } 15 } 16 17 /** 18 并发队列,异步执行 19 */ 20 - (void)gcdDemo3 { 21 // 1. 队列 22 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("itcast", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); 23 24 // 2. 异步执行任务 25 for (int i = 0; i < 10; i++) { 26 dispatch_async(queue, ^{ 27 NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i); 28 }); 29 } 30 31 } 32 33 /** 34 串行队列,异步执行 35 */ 36 - (void)gcdDemo2 { 37 // 1. 队列 38 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("itcast", NULL); 39 40 // 2. 异步执行任务 41 for (int i = 0; i < 10; i++) { 42 dispatch_async(queue, ^{ 43 NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i); 44 }); 45 } 46 } 47 48 /** 49 串行队列,同步执行(开发中非常少用) 50 */ 51 - (void)gcdDemo1 { 52 53 // 1. 队列 54 // dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("icast", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); 55 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("icast", NULL); 56 NSLog(@"执行前----"); 57 58 // 执行任务 59 for (int i = 0; i < 10; i++) { 60 NSLog(@"调度----"); 61 62 // 在队列中"同步"执行任务,串行对列添加同步执行任务,会立即被执行 63 dispatch_sync(queue, ^{ 64 NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i); 65 }); 66 } 67 NSLog(@"for 后面"); 68 }
View Code
13、NSOperation的使用实例
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1 #pragma mark - 基本演练 2 // MARK: - 线程间通讯 3 - (void)opDemo5 { 4 NSOperationQueue *q = [[NSOperationQueue alloc] init]; 5 [q addOperationWithBlock:^{ 6 NSLog(@"耗时操作 %@", [NSThread currentThread]); 7 8 [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{ 9 NSLog(@"更新UI %@", [NSThread currentThread]); 10 }]; 11 }]; 12 } 13 14 // MARK: - 更简单的 15 - (void)opDemo4 { 16 NSOperationQueue *q = [[NSOperationQueue alloc] init]; 17 18 for (int i = 0; i < 10; i++) { 19 [q addOperationWithBlock:^{ 20 NSLog(@"down %@ %@", [NSThread currentThread], @(i)); 21 }]; 22 } 23 } 24 25 // MARK: - NSBlockOperation 26 - (void)opDemo3 { 27 NSOperationQueue *q = [[NSOperationQueue alloc] init]; 28 29 for (int i = 0; i < 10; i++) { 30 NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ 31 NSLog(@"down %@ %@", [NSThread currentThread], @(i)); 32 }]; 33 34 [q addOperation:op]; 35 } 36 } 37 38 // MARK: - NSInvocationOperation 39 - (void)opDemo2 { 40 NSOperationQueue *q = [[NSOperationQueue alloc] init]; 41 42 for (int i = 0; i < 10; i++) { 43 NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(downloadImage:) object:@(i)]; 44 45 [q addOperation:op]; 46 } 47 } 48 49 - (void)opDemo1 { 50 NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(downloadImage:) object:@"Invocation"]; 51 52 // start 会立即在当前线程执行 selector 方法 53 // [op start]; 54 55 // 将操作添加到队列,会自动异步执行 56 NSOperationQueue *q = [[NSOperationQueue alloc] init]; 57 [q addOperation:op]; 58 } 59 60 - (void)downloadImage:(id)obj { 61 NSLog(@"%@ %@", [NSThread currentThread], obj); 62 }
14、线程的状态介绍
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1 -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event{ 2 [self test]; 3 } 4 5 #pragma mark-线程的属性 6 -(void)test{ 7 //实例化一个线程对象 8 NSThread *thread=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil]; 9 //放到可调度线程池,等待被调度 这时候是准备就绪状态 10 [thread start]; 11 } 12 13 14 #pragma mark-耗时操作 15 -(void) run{ 16 17 NSLog(@"%s",__func__); 18 //线程进来就睡眠2秒 19 //[NSThread sleepForTimeInterval:2.0]; 20 21 //睡到指定的时间点 22 [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:5.0]]; 23 24 for (int i=0; i<200; i++) { 25 //满足一个条件后,阻塞线程的执行 26 if (i==10) { 27 [NSThread sleepForTimeInterval:2.0]; 28 } 29 30 //一旦达到某个条件,就强制终止线程的执行 31 if (i==100) { 32 //一旦终止就不能重新启动,后面的代码就不会被执行 33 [NSThread exit]; 34 } 35 NSLog(@"%d----%@",i,[NSThread currentThread]); 36 } 37 }
15、多线程的安全隐患
1).一块资源可能会被多个线程共享,也就是多个线程可能访问同一块资源。
2).比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件。
3).当多个线程访问同一个资源时,很容易引发数据错乱和数据安全问题。
16、解决多线程安全问题
1).添加互斥锁解决多线程访问同一资源造成的数据安全问题。
2).互斥锁使用格式:@synchronized (self) {//需要锁定的代码}
3).互斥锁的优缺点:
优点:能有效防止因多线程抢夺同一资源造成的数据安全问题。
缺点:需要消耗大量的CPU资源(因此苹果不推荐使用互斥锁)
4).互斥锁的使用前提:多个线程抢夺同一资源。
17、利用属性的原子性保证数据的安全性
1).atomic 原子属性--默认属性
2).原子属性内部使用的是 自旋锁
3).自旋锁与互斥锁的异同
共同点:都可以锁定一段代码,同一时间内,只有一个线程能执行这段锁定的代码。
不同点:互斥锁 在锁定的时候其他线程在等待的时候会进入休眠 等待条件满足时需要重新唤醒。
自旋锁在锁定的时候,其他线程等待的时候做死循环一直等待条件满足,一旦条件满足就立马执行,
少了一个唤醒的过程。