前言

iOS多线程有四种：pthread（最古老的），NSThread，NSOperation，GCD

一、进程和线程

1.什么是进程

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

比如同时打开QQ、Xcode，系统就会分别启动2个进程

通过“活动监视器”可以查看Mac系统中所开启的进程

2.什么是线程

1个进程要想执行任务，必须得有线程（每1个进程至少要有1条线程）

线程是进程的基本执行单元，一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行

比如使用酷狗播放音乐、使用迅雷下载电影，都需要在线程中执行

3.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

比如在1个线程中下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）

二、多线程

1.什么是多线程

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

进程 ->车间，线程->车间工人

多线程技术可以提高程序的执行效率

比如同时开启3条线程分别下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）

2.多线程的原理

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

思考：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

每条线程被调度执行的频次会降低（线程的执行效率降低）

3.多线程的优缺点

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

开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，主线程占用1M，子线程占用512KB），如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能

线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大

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

4.多线程在iOS开发中的应用

主线程:一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，称为“主线程”或“UI线程”

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

5.代码示例

执行效果：

说明：当点击执行的时候，textView点击无响应。

执行分析：等待主线程串行执行。

开启子线程。

NSThread线程的创建和使用：

一、创建和启动线程简单说明

一个NSThread对象就代表一条线程

创建、启动线程

(1) NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];

[thread start];

// 线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法

主线程相关用法

+ (NSThread *)mainThread; // 获得主线程

- (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程

+ (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程

其他用法

获得当前线程

NSThread *current = [NSThread currentThread];

线程的调度优先级：调度优先级的取值范围是0.0 ~ 1.0，默认0.5，值越大，优先级越高

+ (double)threadPriority;

+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;

设置线程的名字

- (void)setName:(NSString *)n;

- (NSString *)name;

其他创建线程的方式

(2)创建线程后自动启动线程[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

(3)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

二、代码示例

使用NSThread创建线程

调用线程1，打印结果为：

调用线程2

调用线程3

线程安全：

一、多线程的安全隐患

资源共享

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

比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件

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

示例一：

示例二：

二、安全隐患分析

三、如何解决

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

代码示例：

执行效果图

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,多条线程按顺序地执行任务

互斥锁，就是使用了线程同步技术

四：原子和非原子属性

OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择

atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）

nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁

atomic加锁原理

原子和非原子属性的选择

nonatomic和atomic对比

atomic：线程安全，需要消耗大量的资源

nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备

iOS开发的建议

所有属性都声明为nonatomic

尽量避免多线程抢夺同一块资源

尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力

线程间的通信

一、简单说明

线程间通信：在1个进程中，线程往往不是孤立存在的，多个线程之间需要经常进行通信

线程间通信的体现

1个线程传递数据给另1个线程

在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务

线程间通信常用方法

- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

线程间通信示例 – 图片下载

NSOperation的使用

一、NSOperation简介

1.简单说明

NSOperation的作⽤：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：

（1）先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中

（2）然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中

（3）系统会⾃动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来

（4）将取出的NSOperation封装的操作放到⼀条新线程中执⾏

2.NSOperation的子类

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：

（1）NSInvocationOperation

（2）NSBlockOperation

（3）自定义子类继承NSOperation,实现内部相应的⽅法

二、 具体说明

1.NSInvocationOperation子类

创建对象和执行操作：

说明：一旦执⾏操作,就会调用target的test方法

代码示例：

打印查看：

注意：操作对象默认在主线程中执行，只有添加到队列中才会开启新的线程。即默认情况下，如果操作没有放到队列中queue中，都是同步执行。只有将NSOperation放到一个NSOperationQueue中,才会异步执行操作

2.NSBlockOperation子类

创建对象和添加操作：

代码示例：

代码1：

打印查看：

代码2：

注意:只要NSBlockOperation封装的操作数 > 1,就会异步执行操作

3.NSOperationQueue

NSOperationQueue的作⽤：NSOperation可以调⽤start⽅法来执⾏任务,但默认是同步执行的

如果将NSOperation添加到NSOperationQueue(操作队列)中,系统会自动异步执行NSOperation中的操作

添加操作到NSOperationQueue中，自动执行操作，自动开启线程

- (void)addOperation:(NSOperation *)op;

- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

代码示例：

打印效果：

注意：系统自动将NSOperationqueue中的NSOperation对象取出，将其封装的操作放到一条新的线程中执行。上面的代码示例中，一共有四个任务，operation1和operation2分别有一个任务，operation3有两个任务。一共四个任务，开启了四条线程。通过任务执行的时间全部都是273可以看出，这些任务是并行执行的。

提示：队列的取出是有顺序的，与打印结果并不矛盾。这就好比，选手A,BC虽然起跑的顺序是先A,后B，然后C，但是到达终点的顺序却不一定是A,B在前，C在后。

下面使用for循环打印，可以更明显的看出任务是并发执行的。

代码示例：

NSOperation的基本操作

一、并发数

（1）并发数:同时执⾏行的任务数.比如,同时开3个线程执行3个任务,并发数就是3

（2）最大并发数：同一时间最多只能执行的任务的个数。

（3）最⼤大并发数的相关⽅方法

- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;

- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

说明：如果没有设置最大并发数，那么并发的个数是由系统内存和CPU决定的，可能内存多久开多一点，内存少就开少一点。

注意：num的值并不代表线程的个数，仅仅代表线程的ID。

提示：最大并发数不要乱写（5以内），不要开太多，一般以2~3为宜，因为虽然任务是在子线程进行处理的，但是cpu处理这些过多的子线程可能会影响UI，让UI变卡。

二、队列的取消，暂停和恢复

（1）取消队列的所有操作

- (void)cancelAllOperations;

提⽰:也可以调用NSOperation的- (void)cancel⽅法取消单个操作

（2）暂停和恢复队列

- (void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暂停队列,NO代表恢复队列

- (BOOL)isSuspended; //当前状态

（3）暂停和恢复的适用场合：在tableview界面，开线程下载远程的网络界面，对UI会有影响，使用户体验变差。那么这种情况，就可以设置在用户操作UI（如滚动屏幕）的时候，暂停队列（不是取消队列），停止滚动的时候，恢复队列。

三、操作优先级

（1）设置NSOperation在queue中的优先级,可以改变操作的执⾏优先级

- (NSOperationQueuePriority)queuePriority;

- (void)setQueuePriority:(NSOperationQueuePriority)p;

（2）优先级的取值

NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,

NSOperationQueuePriorityLow = -4L,

NSOperationQueuePriorityNormal = 0,

NSOperationQueuePriorityHigh = 4,

NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8

说明：优先级高的任务，调用的几率会更大。

四、操作依赖

（1）NSOperation之间可以设置依赖来保证执行顺序，⽐如一定要让操作A执行完后,才能执行操作B,可以像下面这么写

[operationB addDependency:operationA]; // 操作B依赖于操作

（2）可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系

注意：不能循环依赖（不能A依赖于B，B又依赖于A）。

（3）代码示例

打印查看：

A做完再做B，B做完才做C。

注意：一定要在添加之前，进行设置。

提示：任务添加的顺序并不能够决定执行顺序，执行的顺序取决于依赖。使用Operation的目的就是为了让开发人员不再关心线程。

5.操作的监听

可以监听一个操作的执行完毕

- (void (^)(void))completionBlock;

- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;

代码示例

第一种方式：可以直接跟在任务后面编写需要完成的操作，如这里在下载图片后，紧跟着下载第二张图片。但是这种写法有的时候把两个不相关的操作写到了一个代码块中，代码的可阅读性不强。

第二种方式：

打印查看：

说明：在上一个任务执行完后，会执行operation.completionBlock=^{}代码段，且是在当前线程执行（2）。

参考博客：http://www.cnblogs.com/wendingding/tag/%E5%A4%9A%E7%BA%BF%E7%A8%8B%E7%AF%87/