iOS开发-10.多线程

• 1.iOS中的常见多线程方案
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a) NSThread / GCD / NSOperation底层都是pthread

b) NSThread开启线程方式
    1) 动态实例化

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(test:) object:nil];
thread.threadPriority = 1;  //设置线程的优先级（0.0 - 1.0， 1.0最高级）
[thread start];

    2) 静态实例化

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(test:) toTarget:self withObject:nil];

    3) 隐式实例化
        3.1)

[self performSelectorOnMainThread:@selector(test:) withObject:nil waitUntilDone:YES];

• 2.GCD的常用函数

a) GCD中有2个用来执行任务的函数
    1) 用同步的方式执行任务
    dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); // queue：队列 block：任务
        1.1) dispatch_sync : 立马在当前线程同步执行任务,不执行就不会往下走
    
    2) 用异步的方式执行任务
    dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
        2.1) dispatch_async : 不要求立马在当前线程同步执行任务,等上一个任务(也可能是整个外部的大函数执行完毕)执行完了再执行

b) GCD源码https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch

• 3.GCD的队列

a) GCD的队列可以分为2大类型
    1) 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）
        1.1) 可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）
        1.2) 并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效

b) 串行队列（Serial Dispatch Queue）
    1) 让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
    2) 主队列是一种特殊的串行队列
    
c) 队列的特点 : 排队，FIFO，First In First Out 先进先出

d) Global Queue全局队列的指针地址是相同的,而手动创建的队列则地址是不相同的

• 4.容易混淆的术语

a) 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程
    1) 同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
    2) 异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

b) 并发和串行主要影响：任务的执行方式
    1) 并发：多个任务并发（同时）执行
    2) 串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

• 5.各种队列的执行效果 image

a) 使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列（产生死锁）

b) performSelector:withObject:afterDelay: 
    1) 有afterDelay的方法都是跟Runloop有关,相当于添加了一个定时器到Runloop去执行 所以你要看当前执行任务的线程有没有Runloop
    2) 在主线程好时正常调用,但是会延迟,因为主线程默认就会开启一个Runloop,延迟是因为主线程的任务执行顺序是串行的,需要等上一个任务执行完毕,可以理解为包装该线程调用的{}范围函数调用完毕,例如viewDidLoad方法调用完毕
    3) 但是在子线程却不好使,直接不调用,因为子线程没有开启Runloop来保活

• 6.队列组的使用

a) 思考：如何用gcd实现以下功能
    1) 异步并发执行任务1、任务2
    2) 等任务1、任务2都执行完毕后，再回到主线程执行任务3

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• 7.多线程的安全隐患

a) 资源共享
    1) 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
    2) 比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件

b) 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

c) 多线程安全隐患示例01 – 存钱取钱

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d) 多线程安全隐患示例02 – 卖票

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e) 多线程安全隐患分析

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f) 多线程安全隐患的解决方案
    1) 解决方案：使用线程同步技术(同步，就是协同步调，按预定的先后次序进行)
    2) 线程同步本质:是不能同时让多条线程占用一个资源
    2) 常见的线程同步技术是:加锁(所有线程都用同一把锁)
    3) 锁的原理:首先判断这把锁有没有被人加过,没有就会加锁,有被加过,就会等待

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• 8.iOS中的线程同步方案

a) OSSpinLock(High-level-lock高级锁)
    1) OSSpinLock叫做”自旋锁”,等待锁的线程会处于忙等（busy-wait）状态(相当于执行了一个do while循环)一直占用着CPU资源
    2) iOS10.0开始不推荐使用,目前已经不再安全，可能会出现优先级反转问题(如果等待锁的线程优先级较高，它会一直占用着CPU资源，优先级低的线程就无法释放锁,造成死锁的现象)
    3) 需要导入头文件#import <libkern/OSAtomic.h>

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b) os_unfair_lock(Low-level-lock低级锁)
    1) os_unfair_lock用于取代不安全的OSSpinLock ，从iOS10开始才支持
    2) 从底层调用看，等待os_unfair_lock锁的线程会处于休眠状态，并非忙等
    3) 需要导入头文件#import <os/lock.h>

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c) pthread_mutex(Low-level-lock低级锁)
    1) mutex叫做”互斥锁”，等待锁的线程会处于休眠状态
    2) 需要导入头文件#import <pthread.h>

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    3) pthread_mutex – 递归锁
        3.1) 递归锁:允许用同一条线程对一把锁进行重复加锁

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    4) pthread_mutex – 条件
        4.1) 条件(等待条件,等不到条件就休眠,等待的时候解锁,唤醒的时候加锁,次数对等,一般用于线程之间的通信)

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d) NSLock
    1) NSLock是对mutex普通锁的封装

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e) NSRecursiveLock
    1) NSRecursiveLock是对mutex递归锁的封装，API跟NSLock基本一致

f) NSCondition
    1) NSCondition是对mutex和cond的封装
    2) signal:信号发出的时机,决定了后续代码的执行,因为在解锁前和解锁后
    3) signal:信号(单个)和broadcast:广播(多个)的区别

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g) NSConditionLock
    1) NSConditionLock是对NSCondition的进一步封装，可以设置具体的条件值
    2) 初始化不设置条件值的时候，默认条件值就是0
    3) lock:直接加锁，不等条件值，如果没有加锁，那就加锁
    4) lockWhenCondition:条件值为多少的时候才加锁
    5) unlockWithCondition:解锁并且设置条件值
    6) 在子线程执行的任务,可以达到依赖的效果

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h) dispatch_semaphore
    1) semaphore叫做”信号量”
    2) 信号量的初始值，可以用来控制线程并发访问的最大数量
    3) 信号量的初始值为1，代表同时只允许1条线程访问资源，保证线程同步

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i) dispatch_queue
    1) 直接使用GCD的串行队列，也是可以实现线程同步的
    2) 不是说有多线程就需要加锁

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j) @synchronized
    1) @synchronized是对mutex递归锁的封装
    2) 源码查看：objc4中的objc-sync.mm文件
    3) @synchronized(obj)内部会生成obj对应的递归锁，然后进行加锁、解锁操作
    4) 性能比较差,苹果官方不推荐使用,所以代码提示也没有

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• 9.iOS线程同步方案性能比较
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• 10.自旋锁、互斥锁比较

a) 什么情况使用自旋锁比较划算？
    1) 预计线程等待锁的时间很短
    2) 加锁的代码（临界区）经常被调用，但竞争情况很少发生
    3) CPU资源不紧张
    4) 多核处理器

b) 什么情况使用互斥锁比较划算？
    1) 预计线程等待锁的时间较长
    2) 临界区有IO操作
    3) 临界区代码复杂或者循环量大
    4) 临界区竞争非常激烈
    5) 单核处理器
    
c) 临界区:lock与unlock之间的代码 

d) IO操作:文件操作(读和写的操作)

• 11.atomic

a) atomic用于保证属性setter、getter的原子性操作，相当于在getter和setter内部加了线程同步的锁

b) 可以参考源码objc4的objc-accessors.mm

c) 它并不能保证使用属性的过程是线程安全的

• 12.iOS中的读写安全方案

a) 思考如何实现以下场景
    1) 同一时间，只能有1个线程进行写的操作
    2) 同一时间，允许有多个线程进行读的操作
    3) 同一时间，不允许既有写的操作，又有读的操作

b) 上面的场景就是典型的“多读单写”，经常用于文件等数据的读写操作

c) iOS中的实现方案有
    1) pthread_rwlock：读写锁

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    2) dispatch_barrier_async：异步栅栏调用
        2.1) 这个函数传入的并发队列必须是自己通过dispatch_queue_cretate创建的
        2.2) 如果传入的是一个串行或是一个全局的并发队列，那这个函数便等同于dispatch_async函数的效果

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• 13.GNUstep

a) GNUstep是GNU计划的项目之一，它将Cocoa的OC库重新开源实现了一遍

b) 源码地址：http://www.gnustep.org/resources/downloads.php

c) 虽然GNUstep不是苹果官方源码，但还是具有一定的参考价值

• 14.其它知识点总结

a) lldb查看汇编指令级别代码时一行一行的运行 
    1) stepi(si)
    2) nexti(ni):也是一行一行,但是遇到函数调用会一笔带过这个函数调用
    3) c:直接跳到下一个断点
    
b) 定义变量的时候同时给他赋值结构体可以这么干，但是不能直接给结构体赋值

c) 线程的任务一旦执行完毕，生命周期就结束了，无法再使用 // 准确来讲，使用runloop是为了让线程保持激活状态