多线程总结

作者: freemanIT | 来源:发表于2017-11-22 14:30 被阅读0次

概念

进程: 1.一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。可以理解成一个运行中的应用程序。2.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
线程: 1. 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）。2. 一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行
线程的串行: 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

进程和线程的比较

1.线程是CPU调用(执行任务)的最小单位。
2.进程是CPU分配资源和调度的单位。
3.一个程序可以对应多个进程，一个进程中可以有多个线程，但至少要有一个线程。
4.同一个进程内的线程共享进程的资源。

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, 多线程技术可以提高程序的执行效率

多线程原理:
1.同一时间，CPU只能处理1条线程，只有1条线程在工作（执行）
2.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）
3.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

如果线程非常非常多:
1.CPU会在N多线程之间调度，消耗大量的CPU资源
2.每条线程被调度执行的频次会降低（线程的执行效率降低）

多线程的优缺点

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、内存利用率）

多线程的缺点
1.创建线程是有开销的，iOS下主要成本包括：内核数据结构（大约1KB）、栈空间（子线程512KB、主线程1MB，也可以使用-setStackSize:设置，但必须是4K的倍数，而且最小是16K），创建线程大约需要90毫秒的创建时间
2.如果开启大量的线程，会降低程序的性能
3.线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大
4.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

多线程在iOS开发中的应用

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: 显示\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）
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, 将耗时操作放在子线程执行

//获得主线程
NSThread *mainThread = [NSThread mainThread];
//获得当前线程
NSThread *currentThread  = [NSThread currentThread];
//判断主线程
BOOL isMainThread = [NSThread isMainThread];

iOS多线程实现方案

多线程.jpg

pthread

首先导入头文件
#import <pthread.h>

    //1.创建线程对象
    pthread_t thread;
    
    //2.创建线程
    /*
     第一个参数:线程对象 传递地址
     第二个参数:线程的属性 NULL
     第三个参数:指向函数的指针
     第四个参数:函数需要接受的参数
     */
    pthread_create(&thread, NULL, task, NULL);

void *task(void *param)
{
//    NSLog(@"%@--------",[NSThread currentThread]);
    return NULL;
}

NSThread

方法一:
//1.alloc init 创建线程,需要手动启动线程
//线程的生命周期:当任务执行完毕之后被释放掉

   //1.创建线程
    /*
     第一个参数:目标对象  self
     第二个参数:方法选择器 调用的方法
     第三个参数:前面调用方法需要传递的参数 nil
     */
    NSThread *threadA = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"ABC"];
    
    //设置属性
    threadA.name = @"线程A";
    //设置优先级  取值范围 0.0 ~ 1.0 之间 最高是1.0 默认优先级是0.5
    threadA.threadPriority = 1.0;
    
    //2.启动线程
    [threadA start];

方法二 : 
//2.分离子线程,自动启动线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"分离子线程"];

方法三: 
//3.开启一条后台线程
[self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"开启后台线程"];

-(void)run:(NSString *)param
{
//    NSLog(@"---run----%@---%@",[NSThread currentThread].name,param);
    for (NSInteger i = 0; i<10000; i++) {
        NSLog(@"%zd----%@",i,[NSThread currentThread].name);
    }
}

线程状态:

//阻塞线程
    //[NSThread sleepForTimeInterval:2.0];
    [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:3.0]];

// [NSThread exit];  //退出当前线程

多线程的安全隐患:

资源共享
1块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源
比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件
当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题


self.totalCount = 100;
    
     self.threadA = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
     self.threadB = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
     self.threadC = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    
    self.threadA.name = @"售票员A";
    self.threadB.name = @"售票员B";
    self.threadC.name = @"售票员C";
    
    //启动线程
    [self.threadA start];
    [self.threadB start];
    [self.threadC start];
  

-(void)saleTicket
{
    while (1) {
        
    //锁:必须是全局唯一的
    //1.注意枷锁的位置
    //2.注意枷锁的前提条件,多线程共享同一块资源
    //3.注意加锁是需要代价的,需要耗费性能的
    //4.加锁的结果:线程同步
        
    @synchronized(self) {
        //线程1
        //线程2
        //线程3
        NSInteger count = self.totalCount;
        if (count >0) {
            
            for (NSInteger i = 0; i<1000000; i++) {
            }
            
            self.totalCount = count - 1;
            //卖出去一张票
            NSLog(@"%@卖出去了一张票,还剩下%zd张票", [NSThread currentThread].name,self.totalCount);
        }else
        {
            NSLog(@"不要回公司上班了");
            break;
        }
        }
    }
    
}

GCD:

纯C语言的函数, 提供了非常强大的函数
优势:

GCD是苹果公司为多核的并行运算提供的解决方案

GCD会自动的利用更多的CPU 内核

GCD会自动的管理线程的生命周期

程序员只需要告诉GCD 想要执行什么任务, 并不需要编写线程管理代码

任务: 执行什么操作, 遵循 FIFO 原则
队列: 用来存放任务
- 并发队列: 可以让多个任务并发执行(自动开启线程同时执行任务), 但是只有在异步函数下才有效
- 串行队列: 让任务一个个的执行(一个任务执行完毕之后, 再执行下一个任务)
- 同步: 只能在当前线程中执行任务, 不开启新的线程
- 异步: 可以在新的线程中执行任务, 具备开启新线程的能力

GCD 的基本使用

// 1. 异步函数+并发队列:会开启多条线程,队列中的任务是并发执行
-(void)asyncConcurrent
{
    //1.创建队列
    /*
     第一个参数:C语言的字符串,标签
     第二个参数:队列的类型
        DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT:并发
        DISPATCH_QUEUE_SERIAL:串行
     */
    //dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.sina", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    //获得全局并发队列
    /*
     第一个参数:优先级
     第二个参数:
     */
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    NSLog(@"---satrt----");
    
    //2. 封装任务
    /*
     第一个参数:队列
     第二个参数:要执行的任务
     */
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
     NSLog(@"---end----");
}


// 2. 异步函数+串行队列:会开线程,开一条线程,队列中的任务是串行执行的
-(void)asyncSerial
{
    //1.创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.sina", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    //2.封装操作
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
}

// 3. 同步函数+并发队列:不会开线程,任务是串行执行的
-(void)syncConcurrent
{
    //1.创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.sina", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    NSLog(@"---start---");
    //2.封装任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
     NSLog(@"---end---");
}

// 4. 同步函数+串行队列:不会开线程,任务是串行执行的
-(void)syncSerial
{
    //1.创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.sina", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    //2.封装任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
}
主队列相关:
// 1. 异步函数+主队列:所有任务都在主线程中执行,不会开线程
-(void)asyncMain
{
    //1.获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

    //2.异步函数
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
}

// 2. 同步函数+主队列:死锁
//注意:如果该方法在子线程中执行,那么所有的任务在主线程中执行,
-(void)syncMain
{
    //1.获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    NSLog(@"start----");
    //2.同步函数
    //同步函数:立刻马上执行,如果我没有执行完毕,那么后面的也别想执行
    //异步函数:如果我没有执行完毕,那么后面的也可以执行
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@"end---");
}

同步异步.jpg

GCD 线程之间的通信:

//1.创建子线程下载图片
    //DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
       
        //1.1 确定url
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1511338633697&di=294a5b722555e26ba1c5c08b60b4a8b7&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fimg.sucaifengbao.com%2Fvector%2Flogosjbz%2F31_376_bp.jpg"];
        
        //1.2 下载二进制数据到本地
       NSData *imageData =  [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        
        //1.3 转换图片
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
        
        NSLog(@"download----%@",[NSThread currentThread]);
        
        //更新UI
//        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
             NSLog(@"UI----%@",[NSThread currentThread]);
        });
        
    });

GCD 延迟执行

//延迟执行
-(void)delay
{
    NSLog(@"start-----");
    
    //1. 延迟执行的第一种方法
    //[self performSelector:@selector(task) withObject:nil afterDelay:2.0];
    
    //2.延迟执行的第二种方法
    //[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(task) userInfo:nil repeats:YES];
    
    //3.GCD
//    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    /*
     第一个参数:DISPATCH_TIME_NOW 从现在开始计算时间
     第二个参数:延迟的时间 2.0 GCD时间单位:纳秒
     第三个参数:队列
     */
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
        NSLog(@"GCD----%@",[NSThread currentThread]);
    });

}

GCD 执行一次性代码

//一次性代码
//不能放在懒加载中的,应用场景:单例模式
-(void)once
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSLog(@"---once----");
    });
}

GCD 栅栏函数

//0.获得全局并发队列
    //栅栏函数不能使用全局并发队列
    //dispatch_queue_t queue =  dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("download", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    //1.异步函数
    dispatch_async(queue, ^{
       
        for (NSInteger i = 0; i<100; i++) {
            NSLog(@"download1-%zd-%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
        
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        for (NSInteger i = 0; i<100; i++) {
            NSLog(@"download2-%zd-%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
    });
    
    
    //栅栏函数
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
       
        NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++");
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        for (NSInteger i = 0; i<100; i++) {
            NSLog(@"download3-%zd-%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        for (NSInteger i = 0; i<100; i++) {
            NSLog(@"download4-%zd-%@",i,[NSThread currentThread]);
        }
    });

GCD 中的 apply

//开子线程和主线程一起完成遍历任务,任务的执行时并发的
-(void)apply
{
    /*
     第一个参数:遍历的次数
     第二个参数:队列(并发队列)
     第三个参数:index 索引
     */
    dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
        NSLog(@"%zd---%@",index,[NSThread currentThread]);
    });
}

GCD 中的 group

-(void)group1
{
    //1.创建队列
    dispatch_queue_t queue =dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
    //2.创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    //3.异步函数
    /*
     1)封装任务
     2)把任务添加到队列中
     dispatch_async(queue, ^{
     NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
     });
     */
    /*
     1)封装任务
     2)把任务添加到队列中
     3)会监听任务的执行情况,通知group
     */
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    //拦截通知,当队列组中所有的任务都执行完毕的时候回进入到下面的方法
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        
        NSLog(@"-------dispatch_group_notify-------");
    });
    
    //    NSLog(@"----end----");

}

-(void)group2
{
    //1.创建队列
    dispatch_queue_t queue =dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
    //2.创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    //3.在该方法后面的异步任务会被纳入到队列组的监听范围,进入群组
    //dispatch_group_enter|dispatch_group_leave 必须要配对使用
    dispatch_group_enter(group);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
        
        //离开群组
        dispatch_group_leave(group);
    });
    
    dispatch_group_enter(group);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);
    
        //离开群组
        dispatch_group_leave(group);
    });
    
    
    //拦截通知
    //问题?该方法是阻塞的吗?  内部本身是异步的
//    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
//        NSLog(@"-------dispatch_group_notify-------");
//    });
    
    //等待.死等. 直到队列组中所有的任务都执行完毕之后才能执行
    //阻塞的
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"----end----");
    
}

-(void)group3
{
    /*
     1.下载图片1 开子线程
     2.下载图片2 开子线程
     3.合成图片并显示图片 开子线程
     */
    
    //-1.获得队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    //0.获得并发队列
    dispatch_queue_t queue =  dispatch_get_global_queue(0, 0);
    
    // 1.下载图片1 开子线程
    dispatch_group_async(group, queue,^{
        
        NSLog(@"download1---%@",[NSThread currentThread]);
        //1.1 确定url
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1511338633697&di=294a5b722555e26ba1c5c08b60b4a8b7&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fimg.sucaifengbao.com%2Fvector%2Flogosjbz%2F31_376_bp.jpg"];
        
        //1.2 下载二进制数据
        NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        
        //1.3 转换图片
        self.image1 = [UIImage imageWithData:imageData];
    });
    
    // 2.下载图片2 开子线程
     dispatch_group_async(group, queue,^{
         
         NSLog(@"download2---%@",[NSThread currentThread]);
         //2.1 确定url
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://timgsa.baidu.com/timg?image&quality=80&size=b9999_10000&sec=1511338633697&di=294a5b722555e26ba1c5c08b60b4a8b7&imgtype=0&src=http%3A%2F%2Fimg.sucaifengbao.com%2Fvector%2Flogosjbz%2F31_376_bp.jpg"];
        
        //2.2 下载二进制数据
        NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        
        //2.3 转换图片
        self.image2 = [UIImage imageWithData:imageData];
    });

    //3.合并图片
    //主线程中执行
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
       
        NSLog(@"combie---%@",[NSThread currentThread]);
        //3.1 创建图形上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
        
        //3.2 画图1
        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];
        self.image1 = nil;
        
        //3.3 画图2
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];
        self.image2 = nil;
        
        //3.4 根据上下文得到一张图片
        UIImage *image =  UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        
        //3.5 关闭上下文
        UIGraphicsEndImageContext();
        
        //3.6 更新UI
//        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        
            NSLog(@"UI----%@",[NSThread currentThread]);
            self.imageView.image = image;
//        });
    });
    
//    dispatch_release(group)
}

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

//1.创建操作,封装任务
    /*
     第一个参数:目标对象 self
     第二个参数:调用方法的名称
     第三个参数:前面方法需要接受的参数 nil
     */
 NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download1) object:nil];
     NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download2) object:nil];
     NSInvocationOperation *op3 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download3) object:nil];
    
或者

//1.创建操作
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);
    }];
    
    NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    //2.启动|执行操作
     [op1 start];
     [op2 start];
     [op3 start];

//简便方法
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    //1)创建操作,2)添加操作到队列中
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"7----%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    //设置最大并发数量 maxConcurrentOperationCount
    //同一时间最多有多少个任务可以执行
    //串行执行任务!=只开一条线程 (线程同步)
    // maxConcurrentOperationCount >1 那么就是并发队列
    // maxConcurrentOperationCount == 1 那就是串行队列
    // maxConcurrentOperationCount == 0  不会执行任务
    // maxConcurrentOperationCount == -1 特殊意义 最大值 表示不受限制

多线程总结

概念

多线程在iOS开发中的应用

iOS多线程实现方案

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