多线程基础知识

一. 多线程介绍　

1 进程：进程是指在系统中正在运行的一个应用程序。

　　　　比如同时打开微信、QQ，系统就会分别启动两个进程。

　　　　每个进程之间是独立的且均运行在其专用的并受保护的内存空间内。

2 线程：线程是进程的基本执行单元，一个进程要想执行任务，必须得有线程（每一个进程至少要有一个线程）。

　　　　比如用微信进行视频聊天、QQ进行文字聊天，都需要在线程中执行。

3 线程的串行：如果要在一个线程中执行多个任务，那么只能一个一个的按顺序执行这些任务，也就是说，同一时间内，一个线程只能执行一个任务，当一个任务执行完成，才能执行另外一个任务。

4 多线程：一个进程中可以开启多条线程，每个线程可以并行（同时）执行不同的任务。、

5 多线程原理：

（1）同一时间，CPU只能处理一条线程，只有一条线程在工作；

（2）多线程并发执行时，实际上是CPU快速的在线程之间调度；

（3）如果CPU调度的足够快，就造成了多条线程并发执行的假象。

　　如果线程非常非常多，会发生什么情况了？

　　　　CPU会在多个线程之间调度，最终会导致CPU累死，消耗大量的CPU资源；并且每条线程被调执行的频率降低，导致线程的执行效率降低。

6 多线程优缺点：

优点：

（1）能够适当的提高程序的执行效率

（2）能够适当提高资源的利用率（CPU、内存的利用率）

缺点：

（1）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521KB），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

（2）线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大

（3）程序设计更加复杂：比如线程之间的通信，多线程的数据共享等。

7 主线程：一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，该线程称为“主线程”或“UI线程”。

　　作用：（1）显示、刷新UI界面（2）处理UI事件（比如点击、滚动、拖拽事件等）。

　　注意：不要将比较耗时的操作放置在主线程中。

8 iOS中多线程的使用方案

（1）NSThread

　　简介：面向对象的使用；简单易用，可以直接操作线程对象。

　　OC语言

　　线程的生命周期：程序员手动管理

　　使用频率：偶尔使用

（2）GCD

　　简介：旨在代替NSThread等线程技术；充分利用设备的内核。

　　C语言

　　线程的生命周期：自动管理

　　使用频率：经常使用

（3）NSOperation

　　简介：基于GCD；使用更加面向对象；比GCD多了一些更简单使用的功能。

　　OC语言

　　线程的生命周期：自动管理

　　使用频率：经常使用

二. NSThread的三种创建方式

- (void)createThread1 {

    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"123"];
    thread.name = @"zijie";
    //手动启动线程
    [thread start];
}

- (void)createThread2 {
    
    // 会自动启动线程
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"456"];
}

- (void)createThread3 {
    
    // 开启一个后台线程（子线程）
    [self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"back"];
}

- (void)run:(id)obj {
    
    NSLog(@"-----%@-----%@", [NSThread currentThread], obj);
    
    for (int i = 0; i < 10000; i ++) {
        NSLog(@"%d", i);
    }
}

三. 线程状态（线程的生命周期）

1 以画图的形式讲解线程状态

2 用代码形式实现线程sleep和异常退出

- (void)run:(id)obj {
       
    NSLog(@"-----%@-----%@", [NSThread currentThread], obj);
    
    // 第一种休眠方式
    [NSThread sleepForTimeInterval:2];
    
    // 第二种休眠方式
    [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2]];

    NSLog(@"再次执行");
    
    // 强制退出线程
    for (int i = 0; i < 10000; i ++) {
        NSLog(@"-----%d------", i);
        if (i == 100) {
            // 线程退出
            [NSThread exit];
        }
    }
}

四. 线程安全

互斥锁：互斥锁又叫同步锁。

　　优点：有效的防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题。

　　缺点：因为线程等待，需要消耗大量的CPU资源。

线程同步：

　　线程同步指的是多条线程在同一条线上执行（按顺序的执行任务）。

添加同步锁：

@synchronized (self){ 

}

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@property (nonatomic, strong) NSThread *thread1;
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread2;
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread3;

@property (nonatomic, assign) NSInteger tickets;

@end

@implementation ViewController


- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    self.tickets = 1000;
    
    _thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets:) object:nil];
    _thread1.name = @"小张";
    _thread2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets:) object:nil];
    _thread2.name = @"小李";
    _thread3 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets:) object:nil];
    _thread3.name = @"小王";    
}

- (void)sellTickets:(id)obj {
  
    while (self.tickets > 0) {
        
        @synchronized (self) {
            NSInteger curretTickets = self.tickets;
            if (curretTickets > 0) {                
                NSLog(@"%@卖了一张票，还剩%d张票", [NSThread currentThread].name, --self.tickets);
            } else {
                NSLog(@"票已卖完");
            }
        }
    }
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {    
    [_thread1 start];
    [_thread2 start];
    [_thread3 start];
}

@end

五. NSThread线程通信

　　1 在一个线程中，线程往往不是孤立存在的，多个线程之间是存在有通信关系的。

　　2 线程通信的体现：

　　　　（1）一个线程传递数据给另外一个线程

　　　　（2）一个线程执行完成任务后转到另外一个线程继续执行任务

　　3 由子线程回到主线程的三种方法

// 由子线程回到主线程-----在主线程给一个UIImageView赋值
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(loadImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
    
    [self performSelector:@selector(loadImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];
    
    [imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];

六. GCD（ http://www.cnblogs.com/muzijie/p/6437827.html）

1 什么是GCD

　　（1）GCD的全称是Grand Central Dispatch（大中枢派发）

　　（2）纯C语言，提供了非常强大的函数

2 GCD的优点

　　（1）GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决的方案

　　（2）GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）

　　（3）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）

　　（4）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 GCD中有两个核心概念

　　（1）任务：执行什么操作

　　（2）队列：用来存放任务

4 GCD的使用就2个步骤

　　（1）定制任务-------确定想做的事情

　　（2）将任务添加到队列中--------GCD会自动将队列的任务取出，放到相应的线程中执行

　　注意：任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出。

5 任务的执行方式

　　（1）同步的执行方式

　　　　dispatch_sync(dispatch_queue-t queue, dispatch_block_t block);

　　　　queue: 队列

　　　　block: 任务

　　（2）异步的执行方式

　　　　dispatch_async(dispatch_queue-t queue, dispatch_block_t block);

6 同步和异步的区别

　　同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

　　异步：可以在新的线程执行任务，具备开启新线程的能力

7 队列的类型

　　（1）并发队列：

　　　　可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多分线程同时执行）

　　　　并发的功能只有在异步函数（dispatch_async）下才有效

　　（2）串行队列

　　　　让任务一个接着一个的执行（也就是说必须等一个任务执行完毕后才可以执行下一个任务）

8 同步和异步的主要影响：能不能开启新的线程

　　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------可以在新线程中执行任务，具备开启新线程的能力

9 并发和串行的主要影响：任务的执行方式

　　并发-------多个任务并发执行

　　串行-------一个任务完成之后，再执行下一个任务

七. GCD队列任务的执行

　　并发队列 + 同步任务：没有开启新的线程，任务是逐个执行的。

　　并发队列 + 异步任务：开启了新线程，任务是并发的。

　　全局队列 + 同步任务：没有开启新的线程，任务是逐个执行的。

　　全局队列 + 异步任务：开启了新线程，任务是并发的。

　　串行队列 + 同步任务：没有开启新的线程，任务是逐个执行的。

　　串行队列 + 异步任务：开启了一个新的线程，任务是逐个完成的。

　　主队列 + 同步任务：会造成死锁的现象，切记：不能在主队列增加同步任务。

　　主队列 + 异步任务：没有开启新的线程，任务逐个完成。
八. GCD线程通信

    // 由子线程回归到主线程
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"1111111");
    });
    NSLog(@"22222222");

// 打印结果：
2017-02-27 15:33:05.351 UsingNSThread[80021:9372923] 22222222
2017-02-27 15:33:05.352 UsingNSThread[80021:9372923] 1111111
    
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"1111111");
    });
    NSLog(@"22222222");

// 打印结果：
2017-02-27 15:33:05.351 UsingNSThread[80021:9372923] 1111111 
2017-02-27 15:33:05.352 UsingNSThread[80021:9372923] 22222222

九. NSOperation（http://www.cnblogs.com/muzijie/p/6438160.html）

1 NSOperation作用：

　　配合使用NSOperation和NSOperationQueue来实现多线程

2 NSOperation和NSOperationQueue使用多线程的步骤

　　（1）先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中

　　（2）将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中

　　（3）系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出

　　（4）将取出的NSOperation封装的对象放到线程中去执行

十. NSOperation线程通信

   // 从子线程回归到主线程
    [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"---1----");
    }];

十一. RunLoop

1. RunLoop概念

　　（1）字面意思：运行循环（跑圈）

　　（2）内部实现：内部是由do-while循环来实现的

2. RunLoop的作用

　　（1）保证程序的持续运行

　　（2）处理App的各种事件（滑动、点击、定时器、selector）

　　（3）节省CPU资源，提高程序性能（可以使主线程在有事情做的时候，处理事情；没有事情做的时候，处于休眠的状态）

3. RunLoop对象

　　iOS提供了2套API来访问和使用RunLoop

　　（1）Foundation框架下的NSRunLoop（OC语言）

　　（2）Core Foundation框架下的CFRunLoopRef（C语言）

　　NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表RunLoop，它们的联系是NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的。也就是说，要研究NSRunLoop。还是需要研究CFRunLoopRef。

4. RunLoop与对象

　　（1）每个线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象

　　（2）主线程的RunLoop随着程序已创建好，而子线程的RunLoop需要手动创建。

　　（3）获得主线程RunLoop的方法是[NSRunLoop mainRunLoop]

　　（4）创建子线程的RunLoop的方法是[NSRunLoop currentRunLoop]

　　　　注意：苹果不允许创建RunLoop，只提供了上面两种方法来获取RunLoop。

5. RunLoop相关类

　　若没有以下这几类，RunLoop是不会循环的。

　　（1）CFRunLoopModeRef

　　　　　　CFRunLoopModeRef代表了RunLoop的运行模式；

　　　　　　一个RunLoop可以包含若干个Mode，每个Mode可以包含若干个Source、Timer、Observer；

　　　　　　每次RunLoop启动时，只能指定其中的一个Mode，这个Mode被称为CurrentMode；

　　　　　　如果需要切换Mode，需要退出RunLoop，再重新指定一个Mode进入。这么做的目的是为了分离不同组的Source、Timer、Observer，让其互不影响。

　　　　　　CFRunLoopModeRef类型：系统默认注册了5个Mode

　　　　　　　　（I）kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在该Mode下执行的。

　　　　　　　　（II）UITrackingRunLoopMode：界面跟踪Mode，用于ScrollView追踪触摸滑动，保证界面滑动时，不受其它Mode影响。

　　　　　　　　（III）UIIntializationRunLoopMode：在刚启动时，App进入的第一个Mode，启动完成后就不再使用了。

　　　　　　　　（IV）GSEventReceiveRunLoopMode：接受系统事件的内部Mode，通常情况下不使用。

　　　　　　　　（V）kCFRunLoopCommonModes：这是一个占位用的Mode，不是一个真正的Mode。

　　　　　　CommonModes是一个标记。有这个标记的模式有NSRunLoopDefaultMode、UITrackingRunLoopMode。　　　　　　

    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];
// 将Mode设置为NSRunLoopCommonModes，此时timer在NSRunLoopDefaultMode和UITrackingRunLoopMode这两种模式下都会运行
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

　　（2）CFRunLoopTimerRef

　　　　CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器；在这里，基本上可以说是NSTimer。　

　　（3）CFRunLoopSourceRef　

　　　　CFRunLoopSourceRef是一个事件源，也可称为输入源。

　　　　按官方文档分类的话，可以分为3类：

　　　　（I）Port-Port-Based Sources：从其它线程或者内核发出的；

　　　　（II）Custom Input Sources：自定义的；

　　　　（III）Cocoa Perform Selector Sources

　　　　按函数调用栈分类的话，可以分为2类：

　　　　（I）Sources0：非基于Port的；---按钮的点击事件

　　　　（II）Sources1：基于Port，通过线程或内核通信，接受、分发系统事件。　

　　（4）CFRunLoopObserverRef　　

　　　　CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop状态的变化。　　　　

　　　　typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {

　　　　 kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),　　　　　　//即将进入RunLoop

　　　　 kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),　　//即将处理Timer

　　　　 kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),　 //即将处理Source

　　　　 kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),　 //即将进入休眠

　　　　 kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),　　//即将从休眠中唤醒

　　　　 kCFRunLoopExit = (1UL << 7),　　　　　　 //即将退出RunLoop

　　　　 kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU　　//活跃中

　　　　};

　　6. RunLoop逻辑处理

posted @ 2017-02-27 10:51 紫洁阅读(195) 评论(0) 编辑收藏举报

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紫洁

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