iOS 多线程详解（GCD与NSOperation）

作者: num_one | 来源:发表于2019-03-01 12:33 被阅读43次

线程
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多线程和AFN网络框架配合使用

OC中使用多线程的4中方式：

图片来源网络

一. 多线程基础

1. 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且受保护的内存空间内。

2.线程

进程要想执行任务，必须得有线程（进程至少有1条线程，称为主线程），进程的所有任务都在线程中执行。

3. 进程和线程的比较

1.线程是CPU 执行任务的最小单位。
2.进程是CPU 分配资源的最小单位。
3.一个进程中至少要有一个线程。
4.同一个进程内的线程共享进程的资源。

4. 线程的串行

1个线程中任务的执行是串行的
如果要在1个线程中执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务
也就是说，在同一时间内，1个线程只能执行1个任务

5. 多线程

1个进程中可以开启多条线程，每条线程可以并行（同时）执行不同的任务
多线程技术可以提高程序的执行效率

6. 多线程原理

同一时间，CPU只能处理1条线程，只有1条线程在工作（执行），多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换），如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象。

那么如果线程非常非常多，会发生什么情况？
CPU会在N多线程之间调度，CPU会累死，消耗大量的CPU资源，同时每条线程被调度执行的频次也会会降低（线程的执行效率降低）。

因此我们一般只开3-5条线程。

7. 多线程优缺点

多线程的优点：

能适当提高程序的执行效率
能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）

多线程的缺点：

程序设计更加复杂：比如线程之间的通信、多线程的数据共享等问题。
创建线程是有开销的。
（iOS下主要成本包括：内核数据结构（大约1KB）、栈空间（子线程512KB、主线程1MB，也可以使用-setStackSize:设置，但必须是4K的倍数，而且最小是16K），创建线程大约需要90毫秒的创建时间
如果开启大量的线程，会降低程序的性能，线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大。）

8. 多线程的应用

主线程的主要作用

显示\刷新UI界面。
处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）。

主线程的使用注意

别将比较耗时的操作放到主线程中，耗时操作会卡住主线程，严重影响UI的流畅度，给用户一种“卡”的坏体验。将耗时操作放在子线程中执行，提高程序的执行效率。

GCD（Grand Central Dispatch）

内容目录：

1.同步、异步与串行、并发
2.GCD线程间的通信
3.栅栏函数
4.延迟执行
5.一次性代码（单例）
6.快速迭代（类似于for循环）
7.队列组（同栅栏函数）

1.同步、异步与串行、并发

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，任务立刻马上执行，会阻塞当前线程并等待 Block中的任务执行完毕，然后当前线程才会继续往下运行

异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力，但不一定会开新线程，当前线程会直接往下执行，不会阻塞当前线程

2.GCD线程间的通信

我们同样通过一个实例来看

#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView; 
@end

@implementation ViewController -(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{ // 获得图片URL
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"img_url"]; // 将图片URL下载为二进制文件
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; // 将二进制文件转化为image
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]); // 返回主线程 这里用同步函数不会发生死锁，因为这个方法在子线程中被调用。 // 也可以使用异步函数
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });
    }); 
} 
@end

GCD线程间的通信非常简单，使用同步或异步函数，传入主队列即可。

3.栅栏函数（控制任务的执行顺序，拦截之前的多线程任务）

dispatch_barrier_async(queue, ^{
    NSLog(@"--dispatch_barrier_async--");
});

栅栏函数的作用：

// 创建队列(并发队列)
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxccqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
    for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
        NSLog(@"1 : %@",[NSThread currentThread]);
    }
});
dispatch_async(queue, ^{
    for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
        NSLog(@"2 : %@",[NSThread currentThread]);
    }
});
NSLog(@"1");
// 栅栏函数
dispatch_barrier_async(queue, ^{
    NSLog(@"dispatch_barrier_async");
});
NSLog(@"2");
dispatch_async(queue, ^{
    for (NSInteger i = 0; i<3; i++) {
        NSLog(@"3 : %@",[NSThread currentThread]);
    }
});

// 输出
GCD[53203:1418808] 1
GCD[53203:1418838] 1 : <NSThread: 0x600002dd3b40>{number = 3, name = (null)}
GCD[53203:1418840] 2 : <NSThread: 0x600002dd3d00>{number = 4, name = (null)}
GCD[53203:1418808] 2
GCD[53203:1418840] 2 : <NSThread: 0x600002dd3d00>{number = 4, name = (null)}
GCD[53203:1418838] 1 : <NSThread: 0x600002dd3b40>{number = 3, name = (null)}
GCD[53203:1418840] 2 : <NSThread: 0x600002dd3d00>{number = 4, name = (null)}
GCD[53203:1418838] 1 : <NSThread: 0x600002dd3b40>{number = 3, name = (null)}
GCD[53203:1418838] dispatch_barrier_async
GCD[53203:1418838] 3 : <NSThread: 0x600002dd3b40>{number = 3, name = (null)}
GCD[53203:1418838] 3 : <NSThread: 0x600002dd3b40>{number = 3, name = (null)}
GCD[53203:1418838] 3 : <NSThread: 0x600002dd3b40>{number = 3, name = (null)}

4.延迟执行（延迟·控制在哪个线程执行）

/* 第一个参数:延迟时间
   第二个参数:要执行的代码
   如果想让延迟的代码在子线程中执行，也可以更改在哪个队列中执行 
   dispatch_get_main_queue() -> dispatch_get_global_queue(0, 0) */ 
dispatch_after(<#dispatch_time_t when#>, <#dispatch_queue_t  _Nonnull queue#>, <#^(void)block#>)
// 
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"---%@",[NSThread currentThread]);
});

延迟执行的其他方法：

// 2s中之后调用run方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0]; 
// repeats：YES 是否重复
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

5.一次性代码（单例）

//整个程序运行过程中只会执行一次 //onceToken用来记录该部分的代码是否被执行过
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    NSLog(@"-----");
});

6.快速迭代（开多个线程并发完成迭代操作）

/* 第一个参数:迭代的次数
   第二个参数:在哪个队列中执行
   第三个参数:block要执行的任务 */ 
dispatch_apply(5, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
    NSLog(@"index:%zd",index);
});

// 输出
GCD[52316:1396310] index:1
GCD[52316:1396267] index:0
GCD[52316:1396311] index:2
GCD[52316:1396312] index:3
GCD[52316:1396310] index:4

快速迭代：开启多条线程，并发执行。但是开启线程是需要耗时的，所以不会比for循环快，而且打印结果显示是乱序的。

7.队列组（同栅栏函数）

// 创建队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); // 创建并行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0); // 执行队列组任务
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"1");
});
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"2");
});
//队列组中的任务执行完毕之后，执行该函数
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    NSLog(@"3");
});

示例：两张图片都下载完成后，才进行拼接操作。

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;
@property (nonatomic, strong) UIImage *image1; /**< 图片1 */
@property (nonatomic, strong) UIImage *image2; /**< 图片2 */
@end

@implementation ViewController

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    //创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); 
    
    //下载图片1
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        //1.获取url地址
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://www.huabian.com/uploadfile/2015/0914/20150914014032274.jpg"];
        //2.下载图片
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        //3.把二进制数据转换成图片
        self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
        NSLog(@"1---%@",self.image1);
    });
    
    //下载图片2
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        //1.获取url地址
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img1.3lian.com/img2011/w12/1202/19/d/88.jpg"];
        //2.下载图片
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        //3.把二进制数据转换成图片
        self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
        NSLog(@"2---%@",self.image2);
    });
    //合成，队列组执行完毕之后执行
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        //开启图形上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
        //画1
        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];
        //画2
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];
        //根据图形上下文拿到图片
        UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        //关闭上下文
        UIGraphicsEndImageContext();
        //回到主线程刷新UI
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
            NSLog(@"%@--刷新UI",[NSThread currentThread]);
        });
    });
}

@end

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GCD（Grand Central Dispatch）

1.同步、异步与串行、并发

2.GCD线程间的通信

3.栅栏函数（控制任务的执行顺序，拦截之前的多线程任务）

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