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iOS中的多线程

iOS中的多线程

作者: Nemocdz | 来源:发表于2017-06-28 11:31 被阅读71次

    个人学习总结笔记

    前置知识

    线程

    程序执行流的最小单元

    • 线程拥有自己的空间:栈,线程局部储存(Thread Local Storage),寄存器
    • 线程之间共享:全局变量,堆上的数据,函数的静态变量,代码,文件
    • 线程调度中状态:运行,就绪,等待
    • 线程优先级改变方式:1.用户指定 2.等待状态频繁程度 3.长时间不执行 4.抢占和不可抢占
    多元信号量

    锁的一种,计数N,访问减1,小于0等待

    死锁

    两个或更多线程阻塞着等待其它处于死锁状态的线程所持有的锁。

    产生的四个必要条件

    1. 互斥,资源需要等待
    2. 请求和保持,请求进程阻塞后不释放自己的资源
    3. 不剥夺,无法剥夺他人的资源
    4. 环路等待,等待关系形成环
    并发

    多个任务同时发生,需要被处理

    串行与并行

    串行:多个任务依次执行

    并行:多个任务同时执行

    同步与异步

    同步:调用者主动等待调用的返回结果

    异步:调用者不等待调用的返回结果,调用直接返回,之后被调用者在获得结果后返回结果给调用者

    多线程技术

    多线程技术使多个cpu可以同时工作,同时处理不同线程的指令。给多核处理器带来并行能力。

    优点

    1. 某个操作可能陷入长时间等待-等待的线程会进入睡眠状态而无法继续执行
    2. 某个操作可能会消耗大量时间-程序和用户的交互会中断
    3. 程序的逻辑要求并发操作
    4. 单线程无法发挥多核计算机全部能力
    5. 资源共享效率提高

    缺点

    1. 创建消耗cpu和内存
    2. 需注意线程安全,资源竞争

    iOS开发中的多线程技术

    基础

    • iOS启动时运行的线程是主线程
    • 主线程占用堆栈1M
    • 其余线程是512KB
    • 需要主线程操作UIKit,因为UIKit操作不是全都是线程安全的

    方案

    pthread(POSIX threads)

    类Unix系统中作为操作系统的通用多线程API

    1. 跨平台,可移植
    2. C语言
    3. 使用难
    NSThread
    1. 面向对象的线程
    2. 需要手动管理生命周期,同步,加锁
    GCD(Grand Central Dispatch)
    1. block定义任务,面向过程
    2. C语言
    3. 使用方便
    NSOperation+NSOperationQueue
    1. 面向对象
    2. 指定依赖、取消、暂停恢复、优先级方便
    3. 对GCD的封装

    GCD

    CGD=block块执行任务+队列+执行方式

    队列

    先进先出(FIFO),先追加的任务先执行

    • 串行队列(等待之前执行完再执行)
    • 并发队列(不需等待之前执行完再执行)
    • 主队列(主线程中的串行队列)
    执行方式
    • 同步
    • 异步

    主队列操作一定在主线程中,反之不必然

    除了主队列外,同步在当前线程中执行,异步在新建线程中执行

    API

    常用

    Dispatch_async/sync

    派发同步和异步事件,最常用

    Dispatch_after

    用于延迟执行,简单定时

    Dispatch_get_main_queue/get_global_queue

    获取主队列或系统默认的并行队列

    Dispatch_queue_create

    新建一个队列

    Dispatch_once

    只被执行一次+线程安全,常用于实现单例

    非常用

    Dispatch_queue_set_target_queue

    主要用于通过设定目标队列为自建的队列改变为目标队列的优先级,也可指定队列之间的层次,达到自上而下控制队列

    Dispatch_group

    管理多个队列里事件的执行情况。将队列加入组中,全部结束后追加处理或增加指定时间的任务处理完成情况检测(超时处理)

    Dispatch_barrier_async

    承上启下,队列里在他之前的执行完成才开始执行他block的,在block执行之后再开始执行队列里后面的。他执行时只有他自己执行,像一个栅栏一样。分隔开之前完成和之后开始的。

    Dispatch_apply

    按指定次数追加block到对应的队列中

    Dispatch_suspen/resume

    暂停与恢复

    Dispatch I/O

    通过GCD分割文件读写,提高速度

    Dispatch_semaphore

    可设置类似多元信号量中的“0”为x,进行排他性控制。

    在操作前后进行信号计数判断,小于x则等待,大于等于则减a并开始执行事件,事件执行完毕后加b(这里的a,b相当于任务对信号量的影响)

    GCD中的死锁

    //主队列中执行以下代码
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{//操作B
        …//事件A
    });
    

    这是在一个串行队列(主队列)中执行(往该串行队列派发同步事件A)的操作B,会造成死锁(反之不必然不死锁)。

    队列先进先出,而串行队列同时执行的任务只有一个。操作B需要等待其派发的block执行完才算完成,派发的同步事件A被追加在队列最后(后进),同步执行需要等待前面执行完才可以执行,而前面的因为操作B没执行完,造成相互等待。

    举个例子:面试时要排队(队列),一次只能一个人进面试房间(串行队列),前面的面试完出来后面的人才可以进去面试(同步任务)。A进去房间,面试官说,你的面试内容是叫B来面试,并等他面试完成(派发同步任务Block在串行队列中)。A把B叫来了,B来了就排在了队伍最后面,排队等待轮到他,而A则在房间里等待B面试完。结果就是A等待B面试完等不到,而B则等待前面的人面试完(包括A面试完出来)然后轮到他。两人相互等待,过程就进行不下去了。

    dispatch_sync(queueA,^{//操作C
        dispatch_sync(queueB, ^{//操作B
                dispatch_sync(queueA,^{...});//事件A
        })
    });
    

    在一个串行队列中执行需要等待((往该串行队列派发同步事件A)的操作B)的操作C,会造成死锁。

    操作C需要等待操作B,操作B需要等待事件A,事件A需要等待操作C,相互等待。

    也就是说,串行队列导致了互斥,block被持有导致了请求和保持,而又无法剥夺,而这时候代码用法导致事件等待关系形成一个环,从而形成相互等待,满足死锁四个条件。

    GCD的实现原理

    深入了解GCD

    GCD源码

    NSOperation

    GCD中Block的面向对象封装

    标识状态(只读属性)
    • 执行(isExecuted)
    • 完成(isFinished)
    • 取消(isCancelled)
    系统子类

    NSBlockOperation和NSInvocationOperation

    默认start是同步执行的方式

    NSOperationQueue

    GCD队列的面向对象封装

    有Current和Main两个属性可获取当前队列或者主队列

    自己生成NSOperationQueue是并发队列,会尽可能为每一个NSOperation创建线程

    MaxConcureentOperationCount

    表示最大并发执行NSOperation的数量

    • 设为1时相当于串行队列
    • 大于1为并发队列

    NSOpertaionQueue调用addOperation方法放入NSOperation对象后相当于异步执行

    与GCD比较
    1. 方便取消,执行前任意取消(GCD在iOS8后有dispatch_block_cancel)
    2. 设置Operation间依赖关系
    3. KVC观测属性状态
    4. 指定优先级
    5. 重用NSOperation对象

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