多线程网络

1.多线程的底层实现

1> 首先搞清楚什么是线程，什么是多线程

• 说起多线程，那么就不得不说什么是线程，而说起线程，又不得不说什么是进程。
• 进程可以简单的理解为一个可以独立运行的程序单位。它是线程的集合，进程就是有一个或多个线程构成的，每一个线程都是进程中的一条执行路径，各个线程之间共享程序的内存空间，但是，各个线程拥有自己的栈空间。
• 线程是指程序在执行过程中，能够执行程序代码的一个执行单元
• 多线程就是指一个进程中同时有多个执行路径（线程）正在执行。
• 进程和线程的一个简单解释

2> Mach是第一个以多线程方式处理任务的系统，因此多线程的底层实现机制是基于Mach的线程

3>开发中很少使用Mach级别的线程，因为Mach级别的线程没有提供多线程的基本特征，线程之间是相互独立的

4>开发中实现多线的方案

• C语言POSIX接口：include <pthread.h>
• OC的NSThread
• C语言的GCD接口（性能最好，代码更精简）
• OC的NDOperation和NSOperationQueue

2.线程之间是怎么通讯的

第一种

• performSelector

- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(NSArray *)array;  
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

[self performSelectorOnMainThread:<#(nonnull SEL)#> withObject:<#(nullable id)#> waitUntilDone:<#(BOOL)#>]
    
[self performSelector:<#(nonnull SEL)#> onThread:<#(nonnull NSThread *)#> withObject:<#(nullable id)#> waitUntilDone:<#(BOOL)#> modes:<#(nullable NSArray<NSString *> *)#>]

第二种

• NSMachPort

  (基本机制：A线程（父线程）创建NSMachPort对象，并加入A线程的runloop。当创建B线程（辅助线程）时，将创建的NSMachPort对象传递到主体入口点，B线程（辅助线程）就可以使用相同的端口对象将消息传回A线程（父线程）。)

4.向服务器请求图片数据中，怎么解决一个相同的网络地址重复请求的问题？

• 利用字典（图片地址为key，下载操作为value）
• 一个请求对应一个操作
  解释：因为地址里面是包含图片名字的MD5加密后的名字的，是唯一的 可以作为key，如果重复操作应该就是根据key改变了value吧

图解

多线程下载图片

代码实现

@property (nonatomic, retain) NSArray *data;

@property (nonatomic, retain) NSOperationQueue *queue;

/** key : URL地址, value : 操作*/
@property (nonatomic, retain) NSMutableDictionary *operations;

/** key : URL地址, value : UIImage*/
@property (nonatomic, retain) NSMutableDictionary *images;

@property (nonatomic, retain) NSDictionary *dict;

- (UITableViewCell *)tableView:(UITableView *)tableView cellForRowAtIndexPath:(NSIndexPath *)indexPath {
    UITableViewCell *cell = [tableView dequeueReusableCellWithIdentifier:@"cell" forIndexPath:indexPath];
    if (cell == nil) {
        cell = [[UITableViewCell alloc] initWithStyle:UITableViewCellStyleSubtitle reuseIdentifier:@"cell"];
    }
    
    //2.设置cell的数据
    cell.textLabel.text = self.data[indexPath.row];
    
    //3.设置图片数据
    UIImage *image = self.images[@"http:// 12.png"];
    if (image == nil) {
        NSBlockOperation *operation = self.operations[@"http:// 12.png"];
        
        if (operation == nil) {//下载
            operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
                NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:@"http:// 12.png"]];
                UIImage *downloadImage = [UIImage imageWithData:data];
                
                //存入字典
                self.images[@"http:// 12.png"] = downloadImage;
                
                //移除下载操作
                [self.operations removeObjectForKey:@"http:// 12.png"];
                
                //回到主线程设置图片
                dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                    cell.imageView.image = downloadImage;
                });
            }];
            [self.queue addOperation:operation];
            
            self.operations[@"http:// 12.png"] = operation;
        } else{//正在下载
            cell.imageView.image = [UIImage imageNamed:@"站位图片"];
        }
    } else {//已经有图片
        cell.imageView.image = image;
    }
    
    
    return cell;
}

4.用NSOperation和NSOperationQueue处理a,b,c三个线程，要求执行完a，b后才能执行c，怎么做？

 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    
    NSOperation *a = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"a---");
    }];
    NSOperation *b = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"b---");
    }];
    NSOperation *c= [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"c---");
    }];
    
    //添加依赖
    [c addDependency:a];
    [c addDependency:b];
    
    //执行操作
    [queue addOperation:a];
    [queue addOperation:b];
    [queue addOperation:c];

5.列举cocoa中常见对几种多线程的实现，并谈谈多线程安全的几种解决办法及多线程安全怎么控制

• 只在主线程刷新访问UI
• 如果要防止资源抢夺，使用synchronized进行加锁保护
• 如果异步操作要保证线程安全，尽量使用GCD（有些函数默认就是安全的）

6.GCD内部怎么实现的

• iOS和OSX的核心是XNU内核，GCD是基于XNU内核实现
• GCD的API全部在libdispatch库中，
• GCD的底层实现主要有Dispatch Queue和Dispatch Source
  • Dispatch Queue：处理block（操作）
  • Dispatch Source：处理事件（底部事件）

（可参考书籍：iOS/Mac多线程编程和内存管理）

简析Dispatch Sources和Dispatch Queue

#########7.为什么用NSOperationQueue，NSOperationQueue实现了什么？描述它与GCD的区别和类似的地方？

• GCD是纯C语言的API，NSOperationQueue是基于GCD的OC封装
• GCD只支持FIFO的队列，NSOperationQueue可以很方便地调整执行顺序，设置最大并发数量
• NSOperationQueue可以轻松在Operation间设置依赖关系，而GCD需要写很多代码才能实现
• NSOperationQueue支持KVO，可以检测Operation是否正在执行（isExecuted）、是否结束（isFinished）、是否取消（isCanceld）
• GCD的执行速度比NSOperationQueue快

任务之间不太互相依赖：GCD
任务之间有依赖\或者监听任务的执行情况：NSOperationQueue

8.在使用GCD以及block时要注意些什么？他们俩是一回事么？block在ARC中和的MRC中的行为和用法有没有什么区别，需要注意些什么？

block使用注意：

• block的内存管理
• 防止循环引用
• 非ARC（MRC）：_block
• ARC: _weak \ _unsafe_unretained

9.在异步线程中下载很多图片，如果失败了，该如何处理？请结合RunLoop来谈谈解决方案

（在异步线程中启动一个RunLoop重新发送网络请求，下载图片）

• 重新下载图片
• 下载完毕，利用runloop的输入源回到主线程刷新ImageView

10.Socket的实现原理以及Socket之间是如何通讯的

• Socket又称套接字
• 网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端成一个socket。
• 应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或应答网络请求
• socket本质是编程接口（API），对TCP/IP的封装，TCP/IP也要提供网络开发所用的接口，这就是Socket编程接口；HTTP是轿车，提供了封装或者显示数据的具体形式；Socket是发动机，提供了网络通信的能力。
• 网络中进程之间如何通信？TCP/IP协议族已经帮我们解决了这个问题，网络层的“ip地址”可以唯一标识网络中的主机，而传输层的“协议+端口”可以唯一标识主机中的应用程序（进程）。这样利用三元组（ip地址，协议，端口）就可以标识网络的进程了，网络中的进程通信就可以利用这个标志与其它进程进行交互。

Socket通信原理和实践

在同一台计算机，进程之间可以这样通信，如果是网络上不同的计算机就得使用网络套接字（socket）。socket就是在不同计算机之间进行通信的一个抽象。工作于TCP/IP协议中应用层和传输层之间的一个抽象。

本地的进程间通信（IPC）有很多种方式，但可以总结为下面4类：
消息传递（管道、FIFO、消息队列）
同步（互斥量、条件变量、读写锁、文件和写记录锁、信号量）
共享内存（匿名的和具名的）
远程过程调用（Solaris门和Sun RPC）

Socket

TCP,UDP和socket,Http之间联系和区别

11. HTTP协议的实现

HTTP（超文本传输协议）是利用TCP在两台电脑(通常是Web服务器和客户端)之间传输信息的协议。客户端使用Web浏览器发起HTTP请求给Web服务器，Web服务器发送被请求的信息给客户端。

HTTP是短连接：客户端发送请求都需要服务器端回送响应.请求结束后，主动释放链接，因此为短连接。通常的做法是，不需要任何数据，也要保持每隔一段时间向服务器发送”保持连接”的请求。这样可以保证客户端在服务器端是”上线”状态。
HTTP连接使用的是”请求-响应”方式，不仅在请求时建立连接，而且客户端向服务器端请求后，服务器才返回数据。

http协议的实现

HTTP协议：工作原理

服务器不能主动发HTTP请求给客户端

十二、什么是 TCP连接的三次握手

第一次握手：客户端发送 syn 包(syn=j)到服务器，并进入 SYN_SEND 状态，等待服务器确认；
第二次握手：服务器收到 syn 包，必须确认客户的 SYN（ack=j+1），同时自己也发送一个 SYN 包（syn=k），即 SYN+ACK 包，此时服务器进入 SYN_RECV 状态；
第三次握手：客户端收到服务器的SYN＋ACK包，向服务器发送确认包ACK(ack=k+1)，此包发送完毕，客户端和服务器进入 ESTABLISHED 状态，完成三次握手。
握手过程中传送的包里不包含数据，三次握手完毕后，客户端与服务器才正式开始传送数据。理想状态下，TCP 连接一旦建立，在通信双方中的任何一方主动关闭连接之前，TCP 连接都将被一直保持下去。断开连接时服务器和客户端均可以主动发起断开 TCP 连接的请求，断开过程需要经过“四次握手”（过程就不细写了，就是服务器和客户端交互，最终确定断开）

TCP

• 客户端socket对象connect调用之后进行阻塞，此过程发送了一个syn。
• 服务器内核完成三次握手，即发送syn和ack应答。
  客户端socket对象收到服务端发送的应答之后，再发送一个ack给服务器，并返回connect调用，建立连接。
• 服务器socket对象接受客户端最后一次握手确定ack建立连接。
• 此时服务端调用accept，则从连接队列中将之前建立的连接取出返回。
  至此，客户端和服务器的socket通信连接建立完成，剩下的就是两个端的连接对象收发数据，从而完成网络通信。

image

十三、http协议的组成和特性
组成：http 请求由三部分组成，分别是：请求行、消息报头、请求正文 特性：HTTP协议的主要特点可概括如下：1.支持客户/服务器模式。2.简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有 GET、HEAD、POST。每种方法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于 HTTP 协议简单，使得 HTTP 服务器的程序规模小，因而通信速度很快。3.灵活：HTTP 允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由 Content-Type 加以标记。4.无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。5.无状态：HTTP 协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。另一方面，在服务器不需要先前信息时它的应答就较快。

HTTP