多线程的"加锁"和GCD案例

回顾:（多线程的执行原理 ）同一时间, CPU只能运行一条线程, 只有一条线程在工作, 多线程的原理其实是CPU在各个不同的线程之间不停地做切换, 因为执行切换的时间非常快, 造成了同时执行的假象.

为什么要用多线程 : 当一个应用程序只有单个主线程工作时, 如果加载耗时任务:(比如说 : 显卡/音频等等 I/O 设备), 线程会执行的很慢, 这就会影响到用户的体验, 所以将任务分多个线程来执行

iOS中多线程的实现

(方案1).pthread (跨平台的C语言框架, 生命周期手动管理, 不用)

(方案2).NSThread (OC, 生命周期手动管理, 可直接操作线程对象)

#pragma mark  (1) 直接创建一个带方法的线程
  NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(longOperation:) object:@"thread"];
// 还需要手动调用 start 方法来开启线程
  [thread start];

#pragma mark  (2) 通过此方式无法拿到真的线程 
  [NSThread detachNewThreadSelector:(nonnull SEL) toTarget:(nonnull id) withObject:(nullable id)] ;

#pragma mark  (3) 隐式创建线程来执行方法
  [self performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)arg];

NSThread 几种线程操作:

(1).-(void)cancel : API : Changes the cancelled state of the receiver to indicate that it should exit. 翻译 : 改变线程的状态来标识它应该处于退出状态.
注意: 这种方式仅仅改变线程的状态, 并不一定就使得线程退出, 一般不这么用.
(2).[NSThread sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)] //休眠指定时长
[NSThread sleepUntilDate:(nonnull NSDate )] //休眠到指定的日期
以上2个方法会使得线程处于阻塞状态, 让线程的循环对象源暂停循环
(3).[thread exit]* //终止当前线程
Before exiting the thread, this method posts the [NSThreadWillExitNotification] with the thread being exited to the default notification center. Because notifications are delivered synchronously, all observers of [NSThreadWillExitNotification] are guaranteed to receive the notification before the thread exits.

一个循环对象从线程被调用开始, 会一直转圈检查有没有事件发生.png

Figure 3-1 shows the conceptual structure of a run loop and a variety of sources. The input sources deliver asynchronous events to the corresponding handlers and cause the [runUntilDate:]
method (called on the thread’s associated [NSRunLoop] object) to exit. Timer sources deliver events to their handler routines but do not cause the run loop to exit.

当多个线程访问同一变量的时候, 会造成什么现象? 如何解决?

互斥锁的概念: 给访问和操作这个单一变量的代码, 加一把锁.

#import "ViewController.h"
@interface ViewController ()
//票
@property(atomic,assign) int tickets;
//锁
@property(nonatomic,strong) NSObject *obj;
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.tickets = 5;
    self.obj = [[NSObject alloc] init];
}
-(void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    //模拟卖票窗口
    NSThread *thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    [thread1 start];    
    NSThread *thread2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    [thread2 start];
}
- (void)sellTickets {
    while (YES) {
        // @synchronized(obj)括号里填任意的对象(锁),  这个对象(锁)必须是同一个对象
        @synchronized(self.obj) {
            if(self.tickets > 0){
                self.tickets = self.tickets - 1;
                NSLog(@"余票%d %@",self.tickets,[NSThread currentThread]);
                continue;
            }
        }
        NSLog(@"没有票了");
        break;
    }
}
@end

隐式创建子线程, 实现线程间通讯

在后台线程下载图像
[self performSelectorInBackground:@selector(downloadImage) withObject:nil];
在主线程设置图像
[self performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];

(方案3).GCD : 全称是(§Grand Central Dispatch)

GCD 的优点: (1). (§纯C语言, 提供了非常多强大的函数) 是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案, 旨在替代NSThread等线程技术, 充分利用设备的CPU内核

(2). GCD自动管理线程的声明周期 (创建线程, 调度任务, 销毁线程), 程序员只要告诉GCD要执行什么任务, 无需自己管理线程.

GCD使用的两步: (1).定制任务 (2).把任务添加到队列中

GCD两种调度任务的方式:

(1) "异步方式" :
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ NSLog(@" 1 - %@",[NSThread currentThread]); });

(2) "同步方式" :
dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ NSLog(@" 2 - %@",[NSThread currentThread]); });

两种方式的对比:

异步方式: <1>一定会开启子线程执行 block 任务 <2>不用等待当前语句执行完毕，就可以执行下一条语句 (就像下饺子一样,一下子倒到锅里)

同步方式: <1>不会开启线程 <2>必须等待当前的任务执行完毕，才会执行下一个任务

GCD的三种队列:

(1) 串行队列 : (自己创建/主队列) 特点 : 一次只能"调度"一个任务

(2) 并发队列 : (自己创建/全局队列) 特点 : 一次可以"调度"多个任务

(3) 主队列 : 一个特殊的串行队列, 相当于主线程 (在主线程空闲时才会调度队列中的任务在主线程上执行)

GCD进行线程间测试

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self demo2];
}
- (void)demo2 {
    dispatch_queue_t temp = dispatch_queue_create("serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_sync(temp, ^{
        NSLog(@" 1--> %@",[NSThread currentThread]);
#warning 异步串行
        dispatch_async(temp, ^{
            NSLog(@" 2--> %@",[NSThread currentThread]);
        });
        NSLog(@"3333333333333");
    });
#warning 同步并发
    dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ 
        NSLog(@" 3--> %@",[NSThread currentThread]);
        dispatch_sync(temp, ^{
            NSLog(@" 4--> %@",[NSThread currentThread]);
        });
    });
}

如图所示的任务2是在任务1内被添加到串行队列中的, 由于是串行队列, 所以必须在任务1之后才执行, 所以先打印"333333",然后打印"3" 或"2", 任务2和任务3的顺序是不固定的, 但是经过试验很多次发现,任务3先执行的概率大一些, 分析原因可能是主线程的优先级更高, 任务四在串行队列最末, 最后执行.

几种执行方式的试验.png

GCD小错误demo

串行同步方式导致死锁

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self demo3];
}
-(void)demo3 {
    dispatch_queue_t temp = dispatch_queue_create("serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);   
    dispatch_sync(temp, ^{
        NSLog(@" 1--> %@",[NSThread currentThread]);
        **warning 在当前这个串行队列中有两个任务,使用同步方式运行会造成死锁**
        dispatch_sync(temp, ^{     
            NSLog(@" 2--> %@",[NSThread currentThread]);
        });
        NSLog(@"333");
    });    
}

同步串行队列死锁举例.png

问题的总结 : 由于使用同步的方式来执行串行队列中的任务, 导致了只能够顺序地执行队列里的任务, 这时我们的队列temp中有两个同步任务, 而且是嵌套执行的. 这时当UI线程执行到第二个同步任务时, 就会等待第一个任务执行完毕, 可是第二个任务是嵌套在第一个任务内的, 因此造成了死锁.

解决方案:

#warning 解决方案:将两个任务中的任意一个的队列改成其他的队列
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self demo3];
}
-(void)demo3 {
  dispatch_queue_t temp = dispatch_queue_create("serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ 
        NSLog(@" 3--> %@",[NSThread currentThread]);
        dispatch_sync(temp, ^{
            NSLog(@" 4--> %@",[NSThread currentThread]);
        });
    });
}