iOS开发基础34-多线程
在现代计算机和移动应用程序的开发过程中，进程与线程是两个基础而关键的概念。
一、进程和线程
1. 什么是进程
进程 是系统中正在运行的一个应用程序实例。每个进程都运行在其专用且受保护的内存空间内，进程之间是独立的，互不干扰。系统资源 (如 CPU 时间、内存) 是分配给进程的。
例如，当我们同时打开迅雷和 Xcode 时，系统分别为这两个应用程序启动两个独立的进程。可以通过系统自带的“活动监视器”应用查看当前运行的所有进程。
2. 什么是线程
一个进程要执行任务，必须至少有一条 线程。线程是进程中的一个执行路径，一个进程的所有任务都在其内部的线程中进行。
举个例子，当使用酷狗播放音乐和使用迅雷下载电影时，具体的播放和下载任务都是在线程中执行的。
3. 线程的串行
线程内的任务执行是串行的。如果在一个线程中有多个任务，它们将按顺序一个接一个地执行。这就是说，在同一时间内，一个线程只能执行一个任务。因此，线程也可以被认为是进程中的一条执行路径。
二、多线程
1. 什么是多线程
一个进程中可以开启多个线程，让多条线程并行（同时）执行不同任务。这就是 多线程。多线程技术可以提高程序的执行效率，因为不同的任务可以在不同的线程中独立地进行。
2. 多线程的原理
虽然线程可以并行执行，但在一个多核 CPU 中，同一时间内实际只有一个线程在被执行。这些线程通过 CPU 调度 机制被快速地轮流切换，给我们一种多线程并发执行的假象。
如果线程非常多，CPU 需要在大量线程之间频繁调度，这会消耗大量的 CPU 资源，同样降低每个线程被执行的频次，从而降低总体的执行效率。
3. 多线程的优缺点
优点
- 提高程序执行效率：多线程可以在不增加 CPU 主频的情况下，提高程序的执行效率。
- 提高资源利用率：多线程可以更充分地利用系统资源，如 CPU 和内存。
缺点
- 开销：创建和维护线程是有成本的，包括内核数据结构（约 1KB）、栈空间（子线程512KB、主线程1MB）。创建一个线程大约需要 90 毫秒的时间。
- 性能问题：开启大量线程会降低程序性能，因为 CPU 调度线程的开销会增大。
- 复杂性：多线程编程更复杂，需要解决线程之间的通信和数据共享问题。
三、应用
1. 多线程在 iOS 开发中的应用
主线程
在一个 iOS 程序中，默认会启动一条线程，称为 主线程 或 UI线程，它的主要职责包括：
- 显示和刷新 UI 界面。
- 处理 UI 事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）。
重要提示：不要在后台线程尝试更新 UI，这可能会导致不可预期的问题，如崩溃或者 UI 不更新。
主线程的注意事项
不要将耗时操作放在主线程中，因为这样会卡住主线程，影响 UI 的流畅度，给用户一种卡顿的体验。耗时操作应放到子线程中执行。
2. 耗时操作
耗时操作（如网络请求、数据库访问、文件处理等）应放在子线程（后台线程、非主线程）中执行，以确保主线程的流畅性能。
四、iOS 中多线程的实现方案
iOS 提供了多种方法来实现多线程编程，包括：
1. NSThread
NSThread 是最基本的多线程实现方法，可以直接操作线程。使用 NSThread，你可以创建和控制线程的生命周期。
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(myThreadMainMethod) toTarget:self withObject:nil];
2. GCD (Grand Central Dispatch)
GCD 是一种基于 C 语言的底层 API，用于管理和调度任务。它的核心概念是 队列（dispatch queue）。GCD 是 iOS 中最常用的多线程工具。
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 你的耗时操作代码
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
// 更新 UI 代码
});
});
3. NSOperation 和 NSOperationQueue
NSOperation 和 NSOperationQueue 提供了基于面向对象的多线程编程模型，可以更好地控制任务之间的依赖关系和任务的取消操作。
NSOperationQueue *operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
// 你的耗时操作代码
}];
[operationQueue addOperation:operation];
4. Pthreads
Pthreads 是 POSIX 标准的线程库，提供更底层的线程控制。一般情况下不推荐在 iOS 开发中使用，因为它太复杂且不符合 iOS 常规开发范式。
pthread_t thread;
pthread_create(&thread, NULL, &someFunction, NULL);
结语
多线程的应用在提高程序效率和资源利用率方面有巨大帮助，但也带来了更大的复杂性和管理成本。在 iOS 开发中，合理使用多线程技术（如 GCD 和 NSOperationQueue）可以帮助解决许多性能问题并提升用户体验。然而，必须谨慎设计和管理线程，以避免性能下降和资源过度消耗。通过对进程和线程的深入理解，可以在实际开发中更好地利用这些技术，使应用更加高效和稳定。
