多线程基本概念

• 多线程:多线程可以提升程序运行的效率,能够同时处理多种不同的任务,避免处理一个任务的同时搁置其他任务,造成程序卡住的问题.

多线程的几种创建方式

1.pthread:基于c语言,需要手动管理线程的生命周期,开发中一般不用.

• 使用方法:引入#import <pthread.h>头文件

代码如下:

//定义只想函数的指针函数
void *run(void *pragra)
{
    return NULL;
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{   //开启线程
    pthread_t thread;
    //创建线程
    pthread_create(&thread, NULL, run, NULL);
}

pthread_create参数:
(<#pthread_t *restrict#>:传入线程的地址
<#const pthread_attr_t *restrict#>:线程的属性,一般填NULL
<#void *(*)(void *)#>:指向函数的指针函数,执行线程时会调用该函数
<#void *restrict#>)一般填NULL

2.NSThread:基于OC,更加面向对象,简单易用,可直接操作线程对象.偶尔使用.

• 使用方法:无需引入头文件

- 第一种方法
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{   //获取当前线程
    NSThread *current = [NSThread currentThread];
    //创建线程
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];// 线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法
    //设置线程名字
    thread.name = @"副线程";
    //开启线程
    [thread start];
    // 获得主线程
    [NSThread mainThread];
    // 是否为主线程
    [thread isMainThread];
    // 是否为主线程
    [NSThread isMainThread];
}

- 第二种方法
  //创建线程后自动启动线程
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

- 第三种方法
 //隐式创建并启动线程
    [self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

上述2种创建线程方式的优缺点
优点：简单快捷
缺点：无法对线程进行更详细的设置

• 其他常用设置:

    //设置线程阻塞时间
    [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];
    [NSThread sleepUntilDate:[NSDate distantFuture]];
    //设置线程优先级
    [NSThread setThreadPriority:NSOperationQueuePriorityNormal];
    //结束线程
    [NSThread exit];

线程优先级:
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
    NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
    NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
    NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
    NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
    NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};

• 线程锁

互斥锁使用格式:

@synchronized(锁对象) { // 需要锁定的代码  }
注意：锁定1份代码只用1把锁，用多把锁是无效的

互斥锁的优缺点
优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
缺点：需要消耗大量的CPU资源

互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源

相关专业术语：线程同步
线程同步的意思是：多条线程在同一条线上执行（按顺序地执行任务）
互斥锁，就是使用了线程同步技术

• 线程之间的通信:

• 子线程的任务执行完之后,一般会需要回到主线程,继续执行任务.

//回到主线程执行click方法
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(click) withObject:nil waitUntilDone:NO];
     [self performSelectorOnMainThread:@selector(click) withObject:nil waitUntilDone:NO modes:nil];

3.GCD(Grand Central Dispatch)

基本概念

• GCD的优势

  GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案

  GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）

  GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）

  程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

• GCD中有2个核心概念

  任务：执行什么操作

  队列：用来存放任务

• GCD的使用需要2个步骤

  1.定制任务

  2.确定想做的事情

• 将任务添加到队列中

  GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行

  任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

• 区别:

  同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

  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的队列可以分为2大类型

• 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）
  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）
  并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效

• 串行队列（Serial Dispatch Queue）
  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）

• 有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行

  同步和异步主要影响：能不能开启新的线程

  同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

  异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

• 并发和串行主要影响：任务的执行方式

  并发：多个任务并发（同时）执行

  串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

使用方法:

GCD分为两种方式来执行线程:

//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

//用异步的方式执行任务
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
queue：队列
block：任务

代码如下:

//创建queue
  dispatch_queue_t queue;
  //使用异步方式执行线程
  dispatch_async(queue, ^{
     NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });
//同步执行
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });
    //创建并发队列
    dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("self.com", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

创建并发队列的参数解析:

   //函数名:
   dispatch_queue_create(<#const char *label#>, <#dispatch_queue_attr_t attr#>)
   参数:
   const char *label:队列名称
   dispatch_queue_attr_t attr:队列类型
   
   队列类型有两种:
   DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT :并发
   DISPATCH_QUEUE_SERIAL NULL :串行(默认为NULL)  

获得全局队列

//获得全局队列:
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
dispatch_get_global_queue(<#long identifier#>, <#unsigned long flags#>)
参数解析:
long identifier:可以通过dispatch_queue_priority_t指定队列优先级
unsigned long flags:此参数目前暂时无用,传0即可

dispatch_queue_priority_t的参数类型如下:
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH        2(高)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT     0(默认)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW         (-2)(低)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND  INT16_MIN(后台)

获得串行队列有两种方法:

  //1.使用dispatch_queue_create函数创建串行队列
 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(<#const char *label#>, <#dispatch_queue_attr_t attr#>)
 例:
 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("self.com", NULL);
 dispatch_release(queue); // 非ARC需要释放手动创建的队列

 参数:
 const char *label:队列名称
 dispatch_queue_attr_t attr:一般用NULL即可
 
  队列类型有两种:
    DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT :并发
    DISPATCH_QUEUE_SERIAL NULL :串行(默认为NULL) 
    
 //2.使用主队列（跟主线程相关联的队列）
 //主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
//放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

线程通信

 //获得系统创建的线程,异步执行
dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

延时执行

iOS常见的延时执行有2种方式
调用NSObject的方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

使用GCD函数
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后异步执行这里的代码...
    
});

一次性代码:

使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
});

队列组

首先：分别异步执行2个耗时的操作
其次：等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

如果想要快速高效地实现上述需求，可以考虑用队列组
dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
});

4.NSOperation

NSOperation的简介与用法

配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能实现多线程编程.

• NSOperation和NSOperationQueue实现多线程的具体步骤:

  • 将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中

  • 将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中

  • 系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来

  • 将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行

• 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

• 使用方法如下:

创建线程:

    //创建一个NSInvocationOperation线程,如果不调用addOperation:方法,默认会在主线程执行
    NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
    //创建NSBlockOperation类型的线程,默认会开启新的线程,如果线程数小于1,默认会同步执行(不开启新线程)
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        //再上一个NSBlockOperation基础上增加线程,会开启新的线程执行
        [op1 addExecutionBlock:^{
        }];
    }];
    ```
    
>开始/取消线程:
 ```objc
  //开始线程
  [op start];
  //取消线程
  [op cancel];

监听线程执行完成事件:

//监听线程执行完成事件
[op setCompletionBlock:^{
    //
}];
op.completionBlock = ^ {
    //
};

设置线程依赖:

    //设置线程依赖(执行完op之后才会执行op1)
    [op1 addDependency:op];

创建队列,并添加线程:

//创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
//将线程op添加到队列,自动开启新的线程执行,不需要调用start方法
[queue addOperation:op];
//添加线程到队列中,自动开启新的线程执行
[queue addOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"%s",__func__);
}];

设置队列属性:

//设置队列最大并发线程数
queue.maxConcurrentOperationCount = 3;
[queue setMaxConcurrentOperationCount:3];
//取消所有线程
[queue cancelAllOperations];
//暂停队列
[queue setSuspended:YES];
queue.suspended = YES;

自定义线程

• 自定义线程需要继承自NSOperation.
• 重写- (void)main方法，在里面实现想执行的任务
• 重写- (void)main方法的注意点:
  自己创建自动释放池（因为如果是异步操作，无法访问主线程的自动释放池）
  经常通过- (BOOL)isCancelled方法检测操作是否被取消，对取消做出响应