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iOS-多线程-NSOperation

iOS-多线程-NSOperation

作者: Imkata | 来源:发表于2020-08-14 09:17 被阅读0次

一. NSOperation简介

1. 简单说明

配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能实现多线程编程，实现多线程的具体步骤如下：

  1. 先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
  2. 然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
  3. 系统会⾃动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来
  4. 将取出的NSOperation封装的操作放到⼀条新线程中执⾏

2. NSOperation的子类

NSOperation是个抽象类，并不具备封装操作的能力，必须使⽤它的子类，使用NSOperation⼦类的方式有3种：

  1. NSInvocationOperation
  2. NSBlockOperation
  3. 自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的⽅法

二. NSOperation的子类具体说明

1. NSInvocationOperation

创建操作对象和执行操作：

//创建操作对象，封装要执行的任务
NSInvocationOperation *operation=[[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(test) object:nil];

//开始执行操作
[operation start];

2. NSBlockOperation

创建操作对象和添加任务：

//创建NSBlockOperation操作对象
NSBlockOperation *operation=[NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    //......
}];  

//添加任务
[operation addExecutionBlock:^{
    //....
}];

//开始执行操作
[operation start];

注意：操作对象默认在主线程中执行，只有添加到队列中才会开启新的线程。即默认情况下，如果操作没有放到NSOperationQueue中，都是同步执行。只有将NSOperation放到一个NSOperationQueue中，才会异步执行操作。

添加的addExecutionBlock都会异步执行任务，如下：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

   //创建NSBlockOperation操作对象
   NSBlockOperation *operation=[NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
       NSLog(@"NSBlockOperation1------%@",[NSThread currentThread]);
   }];
   
   //添加任务2
   [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperation2------%@",[NSThread currentThread]);
   }];
   
   //添加任务3
   [operation addExecutionBlock:^{
       NSLog(@"NSBlockOperation3------%@",[NSThread currentThread]);
   }];
   
   //开启执行操作
   [operation start];
}

打印：

NSBlockOperation2------<NSThread: 0x10042cc50>{number = 3, name = (null)}
NSBlockOperation1------<NSThread: 0x100702610>{number = 1, name = main}
NSBlockOperation3------<NSThread: 0x10053f5f0>{number = 2, name = (null)}

可以发现，任务1在主线程执行，任务2、任务3在子线程执行。

三. NSOperationQueue

  1. NSOperation可以调⽤start⽅法来执⾏任务，但默认是同步执行的，如果将NSOperation添加到NSOperationQueue（操作队列）中，系统会自动异步执行NSOperation中的操作。
  2. 添加操作到NSOperationQueue中，会自动执行操作，自动开启线程。
//创建NSOperationQueue
 NSOperationQueue * queue=[[NSOperationQueue alloc]init];

//把操作添加到队列中
//第一种方式
[queue addOperation:operation1];
[queue addOperation:operation2];
[queue addOperation:operation3];

//第二种方式
[queue addOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"NSBlockOperation3--4----%@",[NSThread currentThread]);
}];

示例代码：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //创建NSInvocationOperation对象，封装操作
    NSInvocationOperation *operation1=[[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(test1) object:nil];
    NSInvocationOperation *operation2=[[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(test2) object:nil];

    //创建NSBlockOperation对象，封装操作
    NSBlockOperation *operation3=[NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperation3--1----%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    //添加任务
    [operation3 addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"NSBlockOperation3--2----%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    //创建NSOperationQueue
    NSOperationQueue * queue=[[NSOperationQueue alloc]init];
    //把操作添加到队列中
    [queue addOperation:operation1];
    [queue addOperation:operation2];
    [queue addOperation:operation3];
}

- (void)test1 {
    NSLog(@"NSInvocationOperation--test1--%@",[NSThread currentThread]);
}
 
- (void)test2 {
    NSLog(@"NSInvocationOperation--test2--%@",[NSThread currentThread]);
    
}
@end

打印：

2020-08-12 18:01:08.546480+0800  NSInvocationOperation--test2--<NSThread: 0x60000170d980>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 18:01:08.546480+0800  NSInvocationOperation--test1--<NSThread: 0x60000174d000>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 18:01:08.546480+0800  NSBlockOperation3--2----<NSThread: 0x60000170da80>{number = 5, name = (null)}
2020-08-12 18:01:08.546480+0800  NSBlockOperation3--1----<NSThread: 0x60000170d9c0>{number = 4, name = (null)}

上面的示例代码中，一共有四个任务，operation1和operation2分别有一个任务，operation3有两个任务，开启了四条线程分别执行每个任务。通过任务执行的时间全部都是2020-08-12 18:01:08.546480+0800可以看出，这些任务是并发执行的。

四. 并发数

  1. 并发数：同时执行的任务数，比如同时开3个线程执行3个任务，并发数就是3。
  2. 最大并发数：同一时间最多只能执行的任务个数。
  3. 最大并发数的相关方法：
- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt; 
- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
  1. 如果没有设置最大并发数，那么并发的个数是由系统内存和CPU决定的，可能内存多就多开一点，内存少就少开一点。
  2. 打印线程的时候，number = 2 并不代表线程的个数，仅仅代表线程的ID。
  3. 最大并发数不要乱写（5以内），不要开太多，一般以2~3为宜，因为虽然任务是在子线程进行处理的，但是cpu处理这些过多的子线程可能会影响UI，让UI变卡。

五. 队列的取消、暂停和恢复

  1. 取消队列的所有操作
 - (void)cancelAllOperations;

提示：也可以调用NSOperation的- (void)cancel⽅法取消单个操作

  1. 暂停和恢复队列
- (void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暂停队列,NO代表恢复队列
- (BOOL)isSuspended; //当前状态

暂停和恢复的适用场合：在tableview界面，开线程下载远程的网络资源，对UI会有影响，使用户体验变差，那么这种情况，就可以设置在用户操作UI（如滑动屏幕）的时候，暂停队列（不是取消队列），停止滚动的时候，恢复队列。

六. 操作优先级

  1. 设置NSOperation在NSOperationQueue中的优先级，可以改变操作的执⾏优先级
- (void)setQueuePriority:(NSOperationQueuePriority)p;
- (NSOperationQueuePriority)queuePriority;
  1. 优先级的取值
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8

说明：优先级高的任务，调用的几率会更大

七. 操作依赖

  1. NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序，⽐如一定要让操作A执行完后，才能执行操作B，可以像下面这么写：
[operationB addDependency:operationA]; //操作B依赖于操作A
  1. 可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系
操作依赖.png

注意：不能循环依赖（不能A依赖于B，B又依赖于A）

示例代码如下：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //创建NSInvocationOperation对象，封装操作
    NSInvocationOperation *operation1=[[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(test1) object:nil];
    NSInvocationOperation *operation2=[[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(test2) object:nil];

    //创建NSBlockOperation对象，封装操作
    NSBlockOperation *operation3=[NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i=0; i<5; i++) {
            NSLog(@"NSBlockOperation--3--1----%@",[NSThread currentThread]);
        }
    }];
    //添加任务
    [operation3 addExecutionBlock:^{
        for (int i=0; i<5; i++) {
            NSLog(@"NSBlockOperation--3--2----%@",[NSThread currentThread]);
        }
    }];

    //设置操作依赖
    //先执行operation2，再执行operation1，最后执行operation3
    [operation3 addDependency:operation1];
    [operation1 addDependency:operation2];

    //不能是相互依赖
//    [operation3 addDependency:operation1];
//    [operation1 addDependency:operation3];

    //创建NSOperationQueue
    NSOperationQueue * queue=[[NSOperationQueue alloc]init];
    //把操作添加到队列中
    [queue addOperation:operation1];
    [queue addOperation:operation2];
    [queue addOperation:operation3];
}

- (void)test1 {
    for (int i=0; i<5; i++) {
    NSLog(@"NSInvocationOperation--test1--%@",[NSThread currentThread]);
    }
}

- (void)test2 {
    for (int i=0; i<5; i++) {
    NSLog(@"NSInvocationOperation--test2--%@",[NSThread currentThread]);
    }
}
@end

打印：

2020-08-12 21:45:21.563472+0800  NSInvocationOperation--test2--<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563556+0800  NSInvocationOperation--test2--<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563602+0800  NSInvocationOperation--test2--<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563649+0800  NSInvocationOperation--test2--<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563691+0800  NSInvocationOperation--test2--<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563779+0800  NSInvocationOperation--test1--<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563843+0800  NSInvocationOperation--test1--<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563883+0800  NSInvocationOperation--test1--<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.563938+0800  NSInvocationOperation--test1--<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.564018+0800  NSInvocationOperation--test1--<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.564181+0800  NSBlockOperation--3--1----<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.564197+0800  NSBlockOperation--3--2----<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.564408+0800  NSBlockOperation--3--1----<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.564443+0800  NSBlockOperation--3--2----<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.564634+0800  NSBlockOperation--3--1----<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.580186+0800  NSBlockOperation--3--2----<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.580186+0800  NSBlockOperation--3--1----<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.580237+0800  NSBlockOperation--3--1----<NSThread: 0x600001702040>{number = 3, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.580246+0800  NSBlockOperation--3--2----<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 21:45:21.580294+0800  NSBlockOperation--3--2----<NSThread: 0x6000017426c0>{number = 2, name = (null)}

可以发现，先执行operation2，再执行operation1，最后执行operation3，operation3里面有两个任务，这两个任务分别在自己的子线程执行，他们是异步执行的。

注意：

  1. 一定要在添加到queue之前，进行设置依赖。
  2. 任务添加的顺序并不能够决定执行顺序，执行的顺序取决于依赖。

八. operation的完成回调

在completionBlock里可以监听一个操作的执行完毕

- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block; 
- (void (^)(void))completionBlock;

示例代码如下：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //创建NSBlockOperation对象，封装操作
    NSBlockOperation *operation=[NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i=0; i<5; i++) {
           NSLog(@"-operation-下载图片-%@",[NSThread currentThread]);
        }
    }];

    //监听操作的执行完毕
    operation.completionBlock=^{
        //.....下载图片后继续进行的操作
        NSLog(@"--接着下载第二张图片--");
    };

    //创建队列
    NSOperationQueue *queue=[[NSOperationQueue alloc]init];
    //把任务添加到队列中（自动执行，自动开线程）
    [queue addOperation:operation];
}
@end

打印：

2020-08-12 22:24:45.804454+0800  -operation-下载图片-<NSThread: 0x600001752640>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 22:24:45.804554+0800  -operation-下载图片-<NSThread: 0x600001752640>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 22:24:45.804607+0800  -operation-下载图片-<NSThread: 0x600001752640>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 22:24:45.804673+0800  -operation-下载图片-<NSThread: 0x600001752640>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 22:24:45.804781+0800  -operation-下载图片-<NSThread: 0x600001752640>{number = 2, name = (null)}
2020-08-12 22:24:45.804862+0800  -接着下载第二张图片-<NSThread: 0x600001751dc0>{number = 3, name = (null)}

可以发现，先在线程1执行下载图片任务，执行完毕，再在线程2执行下载第二张图片的任务。

总结：

  1. NSThread是早期的多线程解决方案，实际上是把C语言的PThread线程管理代码封装成OC代码。
  2. GCD是取代NSThread的多线程技术，C语言语法加block，功能强大。
  3. NSOperationQueue是把GCD封装为OC语法，额外比GCD增加了几项新功能，如下：
    ① 可以设置最大线程并发数
    ② 可以取消、暂停、恢复队列中的任务
    ③ 可以设置优先级
    ④ 可以添加线程依赖
    ⑤ 可以设置完成回调
  4. NSOperationQueue支持KVO，这就意味着你可以观察任务的状态属性。
  5. 但是NSOperationQueue的执行效率没有GCD高，所以一般情况下，我们使用GCD来完成多线程操作。

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