简介
NSOperation、NSOperationQueue是苹果提供的一套多线程解决方案，是基于GCD更高一层的封装，完全面向对象。但比GCD 更简单易用、代码可读性更高。
- 好处：
可添加完成的代码块complete，在操作完成后执行。
添加操作之间的依赖关系，方便控制执行顺序。
设定操作执行的优先级。
可以取消一个操作的执行。
使用 KVO 观察执行状态：isExecuteing、isFinished、isCancelled。
在 NSOperation、NSOperationQueue中也有类似的“任务”和“队列”的概念。
1.NSOperation
任务，或操作。即，你在线程中执行的那段代码。NSOperation是一个抽象类，要使用其子类 NSInvocationOperation、NSBlockOperation，或者自定义子类来封装任务。
2.NSOperationQueue
指用来存放操作的队列。
-
队列类型
主队列、自定义队列。
主队列运行在主线程之上，而自定义队列在后台执行。 -
任务状态和顺序
不同于 GCD 中的队列 FIFO（先进先出）的原则。对于添加到NSOperationQueue中的任务，首先进入准备就绪的状态（就绪状态取决于任务之间的依赖关系），然后进入就绪状态的任务的开始执行顺序（而非执行完成的顺序）由任务之间相对的优先级决定。 -
并发和串行
任务队列通过设置最大并发操作数maxConcurrentOperationCount来控制并发、串行。
3. NSOperation实现多线程
默认情况下，NSOperation单独使用时，系统同步执行操作。只有配合 NSOperationQueue才能更好地实现异步执行。
- 使用步骤分为3步
创建任务：先将需要执行的任务，封装到一个NSOperation对象中。
创建队列：即NSOperationQueue对象。
将任务加入到队列中：将NSOperation对象添加到NSOperationQueue对象中。
系统就会自动将NSOperationQueue中的NSOperation 取出来，在新线程中执行操作。
3.1创建NSOperation任务
NSOperation 是个抽象类，不能直接用来封装任务。要使用它的子类来封装任务：NSInvocationOperation、NSBlockOperation
以及自定义的子类。
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
[op start]; // 开始执行
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
// do some thing...
}];
[op start];
此外，可以为任务对象添加额外任务。
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
// do something...
}];
// 添加额外的操作
[op addExecutionBlock:^{
// do otherthing...
}];
- 在没有使用
NSOperationQueue、在主线程中单独使用NSOperation的子类对象 执行一个任务的情况下，任务是在当前线程执行的，并没有开启新线程。- 使用子类
NSBlockOperation，并调用方法addExecutionBlock:的情况下，如果添加的操作的个数多，就会自动开启新线程。
2.创建NSOperationQueue队列
有两种：主队列、自定义队列。
- 主队列
NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
凡是添加到主队列中的操作，都会放到主线程中执行。
- 自定义队列
添加到这种队列中的操作，就会自动放到子线程中执行；同时包含串行、并发功能。
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue. maxConcurrentOperationCount = 3;
可设置属性maxConcurrentOperationCount最大并发操作数，决定串行、并发。
属性
maxConcurrentOperationCount
= 1; // 串行队列，任务只能按顺序串行执行的
= 2; // 并发队列，>2时，任务是并发执行的，可同时执行多个操作
= 8; // 并发队列
当然这个值不应超过系统限制，即使设置了一个很大的值，系统也会自动调整为 min。
3.将操作加入到队列中
方法addOperation:
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//.....
}];
[op3 addExecutionBlock:^{
//.....
}];
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op3];
方法addOperationWithBlock:
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 添加操作到队列中
[queue addOperationWithBlock:^{
//.....
}];
操作和操作队列、使用步骤和基本使用方法、控制串行/并发执行、
- 把任务添加到队列中，相当于调用了任务的start方法
NSOperation 依赖
通过依赖，可以很方便的控制任务之间的执行先后顺序。
addDependency:(NSOperation *)op;添加依赖
removeDependency:(NSOperation *)op;移除依赖
NSArray<NSOperation *> *dependencies;
在当前任务开始执行之前，已完成任务对象的数组
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//.....
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//.....
}];
// 添加依赖
[op2 addDependency:op1]; //让op2 依赖于 op1。表示先执行op1
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
- 准备就绪状态
当一个任务的所有依赖都已经完成时，任务对象通常会进入准备就绪状态，等待执行。
NSOperation 优先级
NSOperation 提供了优先级属性queuePriority。默认情况下，所有新创建的操作对象优先级都是NSOperationQueuePriorityNormal。但可以通过setQueuePriority:方法来改变在同一队列中的任务的优先级。
queuePriority属性适用于同一队列中的任务，不同队列的任务不适用。
优先级的取值：
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,（默认）
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
优先级与依赖
- 优先级属性
queuePriority决定了进入准备就绪状态下的任务之间的开始执行顺序。并且，优先级不能取代依赖关系。 - 如果一个队列中既包含高优先级任务，又包含低优先级任务，并且两个任务都已经准备就绪，那么队列先执行高优先级任务。
- 优先级不能取代依赖关系。
如果，一个队列中既包含了准备就绪状态的任务A，又包含了未准备就绪的任务B，B的优先级比A高。那么，会优先执行B。如果要控制操作间的启动顺序，则必须使用依赖关系。
线程间的通信
处理完子行程的任务，返回主行程处理
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
[queue addOperationWithBlock:^{
// .....
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
// 回到主线程, 进行一些 UI 刷新等操作
}];
}];
取消线程
正在执行的操作，无法取消。只能取消未执行的操作。
1.可通过 cancel 方法，取消未执行的单个操作。
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc]init];
NSBlockOperation *block1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"block11");
}];
NSBlockOperation *block2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"block22");
}];
NSBlockOperation *block3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"block33");
}];
[block3 cancel];
[queue1 addOperations:@[block1,block2,block3] waitUntilFinished:YES];
- cancelAllOperations方法，但无法移除 正在执行的操作。
// 移除队列里面所有的操作
[queue1 cancelAllOperations];
3.挂起队列，使队列任务不再执行，但正在执行的操作无法挂起。
queue1.suspended = YES;
要实现取消正在执行的操作，可以自定义NSOperation，其实就是拦截main方法。
main方法：
1.任何操作在执行时，首先会调用start方法，它会更新操作的状态过滤操作（如过滤掉处于“取消”状态的操作）
2.经start方法过滤后，只有正常可执行的操作，就会调用main方法。
3.重写操作的入口方法(main)，就可以在这个方法里面指定操作执行的任务。
4.main方法默认是在子线程异步执行的。
线程同步和线程安全
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线程安全
有多个线程可能会同时运行一段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果一样，且其他变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作（无写操作），一般这个变量是线程安全的。
若有多个线程同时执行写操作（更改变量的值），就需要考虑线程同步，否则就可能影响线程安全。 -
线程同步
可理解为线程 A 和 线程 B 一块配合，A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果，于是停下来，示意 B 运行；B 依言执行，再将结果给 A；A 再继续操作。
例子：火车票售卖
线程安全解决方案：加锁
可以给线程加锁，在一个线程执行该操作的时候，不允许其他线程进行操作。
iOS 实现线程加锁有很多种方式：
dispatch_semaphore：建议使用，性能较好
NSLock
@synchronized：性能最差
os_unfair_lock：iOS10开始
NSCondition
NSConditionLock
pthread_mute
OSSpinLock：iOS10 废弃
atomic(property) set/get：原子操作
思想：执行写操作前，上锁，写操作完，解锁。
自旋锁:
会忙等。所谓忙等，即在访问被锁资源时，调用者线程不会休眠，而是不停循环在那里，直到被锁资源释放锁。
适用的情况
预计线程等待锁的时间很短
加锁的代码（临界区）经常被调用，但竞争情况很少发生
CPU资源不紧张、多核处理器
互斥锁:
会休眠。 所谓休眠，即在访问被锁资源时，调用者线程会休眠，此时cpu可以调度其他线程工作。直到被锁资源释放锁。此时会唤醒休眠线程。
适用的情况
预计线程等待锁的时间较长
临界区竞争非常激烈
临界区有IO操作
临界区代码复杂或者循环量大
单核处理器
死锁：
通常是指2个操作相互等待对方完成，造成死循环，于是2个操作都无法进行，就产生了死锁。
常用属性和方法归纳
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NSOperation 和GCD的对比
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NSOperation 是对线程的高度抽象，在项目中使 用它，会使项目的程序结构更好。子类化 NSOperation 的设计思路，是具有面向对 象的优点(复用、封装)，使得实现是多线程支持，而接口简单。
建议在复杂项目中 使用。 -
GCD 本身非常简单、易用，对于不复杂的多线程操 作，会节省代码量，而 Block 参数的使用，会是代码更为易读。
建议在简单项目中 使用。 -
NSOperation的优点
1.NSOperationQueue可以轻松在Operation间设置依赖关系，而GCD 需要写很多代码才能实现。
- NSOperation可以很方便地调整执⾏顺序、设置最⼤并发数。
3.NSOperationQueue⽀支持KVO，可以监测operation的状态：是否正在执行(isExecuted)、 是否结束(isFinished)，是否取消(isCanceld)
4.GCD只⽀支持FIFO的队列列
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