基本概念
线程
线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行 进程要想执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程。
程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程或UI线程。
进程
进程是指在系统中正在运行的一个应用程序。每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用的且受保护的内存。
线程与进程的关系
- 地址空间: 同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间。
- 资源拥有: 同一进程内的线程共享本进程的资源如内存、
I/O、cpu等，但是进程之间的资源是独立的。 - 一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程 都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
- 进程切换时，消耗的资源大，效率高。所以涉及到频繁的切换时，使用线程要好于进程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程不能用进程。
- 执行过程: 每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。但是线 程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
- 线程是处理器调度的基本单位，但是进程不是。
例如，有一个进程是打扫教室，其中扫地、擦桌子、擦玻璃、擦黑板就是不同的线程。
多线程原理
CPU在单位时间片里在各个线程之间切换。
线程的生命周期包含5个阶段，包括：新建、准备、运行、阻塞、销毁。
- 新建：创建线程
- 准备：调用的线程的
start()方法后，此时线程处于等待CPU分配资源阶段，谁先抢的CPU资源，谁开始执行。 - 运行：当线程被调度并获得
CPU资源时，便进入运行状态，run方法定义了线程的操作和功能。 - 阻塞：在运行的时候，可能因为某些原因导致运行状态的线程被阻塞，比如
sleep()、wait()之后线程就处于了阻塞状态，这个时候需要其他机制将处于阻塞状态的线程唤醒，比如调用notify或者notifyAll()方法。唤醒的线程不会立刻执行run方法，它们要再次等待CPU分配资源进入运行状态。
销毁：如果线程正常执行完毕后或线程被提前强制性的终止或出现异常导致结束，那么线程就要被销毁，释放资源。
整个流程如下所示：
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多线程处理是通过线程池来进行的，处理过程中将任务添加到队列，然后在创建线程后自动启动这些任务。线程池中的线程都是后台线程。每个线程都有默认的堆栈大小，以默认的优先级运行，并处在多线程单元中。线程池的
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饱和策略分为四种，均实现的RejectedExecutionHandler接口:
-
AbortPolicy直接抛出RejectedExecutionExeception异常来阻止系统正常运行 -
CallerRunsPolicy将任务回退到调用者 -
DisOldestPolicy丢掉等待最久的任务 -
DisCardPolicy直接丢弃任务
多线程的优缺点
优点:
- 能适当提高程序的执行效率
- 能适当提高资源的利用率(
CPU，内存) - 线程上的任务执行完成后，线程会自动销毁
缺点:
- 开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下，每一个线程都占512
KB) - 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
- 线程越多，
CPU在调用线程上的开销就越大 - 程序设计更加复杂，比如线程间的通信、多线程的数据共享
iOS多线程技术
iOS多线程有很多技术，下面做了一下对比:
image
对比得知，我们一般主要使用的还是GCD和NSOperation。
线程和runloop的关系
-
runloop与线程是一一对应的，一个runloop对应一个核心的线程。为什么说是核心的，是因为runloop是可以嵌套的，但是核心的只能有一个，他们的关系保存在一个全局的字典里。 -
runloop是来管理线程的，当线程的runloop被开启后，线程会在执行完任务后进入休眠状态，有了任务就会被唤醒去执行任务。 -
runloop在第一次获取时被创建，在线程结束时被销毁。 - 对于主线程来说，
runloop在程序一启动就默认创建好了。 - 对于子线程来说，
runloop是懒加载的，只有当我们使用的时候才会创建，所以在子线程用定时器要注意，确保子线程的runloop被创建，不然定时器不会回调。
线程间的通讯
多线程之间的通讯，除过简单的获取主线程，还有2种方式。
-
performSelector:onThread。比如说有A、B两个线程，我们可以在A线程里使用该方法，调用B的方法，然后再在B线程里使用该方法调用A线程的方法，这样就实现了线程之间的通讯。
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector
withObject:(nullable id)arg
waitUntilDone:(BOOL)wait
- (void)performSelector:(SEL)aSelector
onThread:(NSThread *)thr
withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait
-
NSPort。NSPort使用的方式为接收线程中注册NSPort，在另外的线程中使用此port发送消息，则被注册线程会收到相应消息，然后最终在主线程里调用某个回调函数。
NSPort有3个子类，NSSocketPort、NSMessagePort、NSMachPort，但在iOS下只有NSMachPort可用。
NSMachPort的方式如下:
- 2.1 创建
A线程的port，将port加入runloop
@property (nonatomic, strong) NSPort *aPort;
@property (nonatomic, strong) TPerson *person;
//1. 创建主线程的port
// 子线程通过此端口发送消息给主线程
self.aPort = [NSMachPort port];
//2. 设置port的代理回调对象
self.aPort.delegate = self;
//3. 把port加入runloop，接收port消息
[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:self.aPort forMode:NSDefaultRunLoopMode];
self.person = [[TPerson alloc] init];
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(personLaunchThreadWithPort:) toTarget:self.person withObject:self.aPort];
- 2.2 在
person类中创建一个响应线程的方法
@interface TPerson : NSObject
- (void)personLaunchThreadWithPort:(NSPort *)port;
@end
#import "TPerson.h"
@interface TPerson()
@property (nonatomic, strong) NSPort *bPort;
@end
@implementation TPerson
- (void)personLaunchThreadWithPort:(NSPort *)port{
@autoreleasepool {
// 设置子线程名字
[[NSThread currentThread] setName:@"TPersonThread"];
// 开启runloop
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];
// 创建自己port
self.bPort = [NSMachPort port];
// 完成向主线程port发送消息
NSData *data = [@"portPass" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
NSMutableArray *array =[[NSMutableArray alloc]initWithArray:@[data,self.bPort]];
// 发送消息到A线程
// 第一个参数：发送时间。
// msgid 消息标识。
// components，发送消息附带参数。
// reserved：为头部预留的字节数
[port sendBeforeDate:[NSDate date]
msgid:10086
components:array
from:self.bPort
reserved:0];
}
}
- 2.3 在
A线程实现的代理方法，获取回调的信息
#pragma mark - NSMachPortDelegate
- (void)handlePortMessage:(NSPortMessage *)message{
NSLog(@"VC == %@",[NSThread currentThread]);
NSLog(@"从person 传过来一些信息:");
// NSLog(@"localPort == %@",[message valueForKey:@"localPort"]);
// NSLog(@"remotePort == %@",[message valueForKey:@"remotePort"]);
// NSLog(@"receivePort == %@",[message valueForKey:@"receivePort"]);
// NSLog(@"sendPort == %@",[message valueForKey:@"sendPort"]);
// NSLog(@"msgid == %@",[message valueForKey:@"msgid"]);
// NSLog(@"components == %@",[message valueForKey:@"components"]);
NSArray *messageArr = [message valueForKey:@"components"];
NSString *dataStr = [[NSString alloc] initWithData:messageArr.firstObject encoding:NSUTF8StringEncoding];
NSLog(@"传过来一些信息 :%@",dataStr);
NSPort *destinPort = [message valueForKey:@"remotePort"];
if(!destinPort || ![destinPort isKindOfClass:[NSPort class]]){
NSLog(@"传过来的数据有误");
return;
}
}
Tips
atomic与nonatomic
-
nonatomic非原子性，非线程安全，但是性能高一些，适合内存小的移动设备 -
atomic原子属性(线程安全)，针对多线程设计的，是默认的。保证同一时间只有一个线程能够写入(但是同一个时间多个线程都可以取值)，在属性的setter方法中添加了一把锁(自旋锁)。属于单写多读:单个线程写入，多个线程可以读取。但是需要消耗大量的资源。
一般iOS开发中，关于线程相关需要注意的是:
- 尽量所有属性都声明为
nonatomic - 尽量避免多线程抢夺同一块资源
- 尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力
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