「NSOperation、NSOperationQueue」

作者: Jax_YD | 来源:发表于2019-06-26 17:04 被阅读0次

iOS 多线程：「NSOperation、NSOperationQueue」

声明：
该文章摘抄自简书作者： 行走少年郎
该文章原始链接：https://www.jianshu.com/p/4b1d77054b35
该文章在此仅作为笔记使用

1、NSOperation、NSOperationQueue 简介

NSOperation、NSOperationQueue 是Apple提供给我们的一套多线程解决方案。实际上NSOperation、NSOperationQueue 是基于GCD更高一层的封装，完全面向对象。但是比GCD更简单易用、代码可读性更高。

为什么要使用NSOperation、NSOperationQueue？
1、可添加完成的代码块，在操作完成后执行。
2、添加操作之间的依赖关系，方便控制执行顺序。
3、设定操作执行的优先级。
4、可以很方便的取消一个操作的执行。
6、使用KVO观察对操作执行状态的更改：isExecuteing、isFinished、isCancelled。

2、NSOperation、NSOperationQueue 操作和操作队列

既然是基于GCD的更高一层的封装，那么GCD中的一些概念同样适用于NSoperation、NSOperationQueue。在NSoperation、NSOperationQueue中也有类似的任务（操作）和队列（操作队列）的概念。

◆ 操作（Operation）
1、执行操作的意义-->线程中执行的那段代码。
2、在GCD中是放在block中的。在NSOperation中，我们使用NSOperation 子类NSInvocationOperation、NSBlockOperation，或者自定义子类来封装操作。
◆ 操作队列（Operation Queues）
1、这里的队列是指操作队列，即用来存放操作的队列。不同于GCD 中的调度队列FIFO（先进先出）的原则。NSOperationQueue 对于添加到队列中的操作，首先进入准备就绪的状态（就绪状态取决于操作之间的依赖关系），然后进入就绪状态的操作的开始执行顺序（非结束执行顺序）由操作之间的相对的优先级决定（优先级是操作对象自身的属性）。
2、操作队列通过设置最大并发操作数（maxConcurrentOperationCount）来控制并发、串行。
3、NSOperationQueue 为我们提供了两种不同类型的队列：主队列和自定义队列，主队列运行在主线程之上，而自定义队列在后台执行。

3、NSOperation、NSOperationQueue使用步骤

NSOperation 需要配合 NSOperationQueue 来实现多线程。因为默认情况下，NSOperation 单独使用时系统同步执行操作，配合 NSOperationQueue 我们能更好的实现异步执行。
NSOperation 实现多线程的使用步骤分为三步：
1、创建操作：先将需要执行的操作封装到一个NSOperation 队形中。
2、创建队列：创建NSOperationQueue 对象。
3、将操作加入到队列中：将NSOperation 对象添加到 NSOperationQueue 对象中。

之后呢，系统就会自动将NSOperationQueue 中的NSOperation 取出来，在新线程中执行操作。

4、NSOperation 和 NSOperationQueue 基本使用

4.1 创建操作

NSOperation 是个抽象类，不能用来封装操作。我们只有使用它的子类来封装操作。我们有三种方式来封装操作
1、使用子类 NSInvocationOperation
2、使用子类 NSBlockOperation
3、自定义继承自 NSOperation 的子类，通过实现内部相应的方法来封装操作

在不使用 NSOperationQueue，单独使用 NSOperation 的情况下系统同步执行操作，下面我们学习以下操作的三种创建方式。

4.1.1 使用子类 NSInvocationOperation

/**
 * 使用子类 NSInvocationOperation
 */
- (void)useInvocationOperation {

    // 1.创建 NSInvocationOperation 对象
    NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];

    // 2.调用 start 方法开始执行操作
    [op start];
}

/**
 * 任务1
 */
- (void)task1 {
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
    }
}

输出结果：

15613674522523.jpg

◆ 可以看到：在没有使用 NSOperationQueue、在主线程中单独使用子类 NSInvocationOperation 执行一个操作的情况下，操作是在当前线程执行的，并没有开启新线程。
如果在其他线程中执行操作，则打印结果为其他线程。

// 在其他线程使用子类 NSInvocationOperation
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(useInvocationOperation) toTarget:self withObject:nil];

输出结果：

15613676528857.jpg

◆ 可以看到：在其他线程中单独使用子类 NSInvocationOperation，操作是在当前线程执行的，并没有开启新的线程。

4.1.2 使用子类 `NSBlockOperation`

/**
 * 使用子类 NSBlockOperation
 */
- (void)useBlockOperation {

    // 1.创建 NSBlockOperation 对象
    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];

    // 2.调用 start 方法开始执行操作
    [op start];**
}

输出结果：

15613681675714.jpg

◆ 可以看到：在没有使用 NSOperationQueue、在主线程中单独使用 NSBlockOperation 执行一个操作的情况下，操作是在当前线程执行的，并没有开启新线程。

注意：和上边的 NSInvocationOperation 使用一样。因为代码是在主线程中调用的，所以打印结果为主线程。如果在其他线程中执行操作，则打印结果为其他线程。
但是，NSBlockOperation 还提供了一个方法 addExecutionBlock:，通过addExecutionBlock:就可以为 NSBlockOperation 添加额外的操作。这些操作（包括blockOperationWithBlock 中的操作）可以在不同的线程中同时（并发）执行。只有当所有相关的操作已经完成执行时，才视为完成。

如果添加的操作多的话，blockOperationWithBlock:中的操作也可能会在其他线程（非当前线程）中执行，这是由系统决定的，并不是说添加到 blockOperationWithBlock:中的操作一定会在当前线程中执行。（可以使用addExecutionBlock:多添加几个操作试试）。

/**
 * 使用子类 NSBlockOperation
 * 调用方法 AddExecutionBlock:
 */
- (void)useBlockOperationAddExecutionBlock {

    // 1.创建 NSBlockOperation 对象
    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];

    // 2.添加额外的操作
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"5---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"6---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"7---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"8---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];

    // 3.调用 start 方法开始执行操作
    [op start];
}

输出结果：

15615123852163.jpg

◆ 可以看出：使用子类 NSBlockOperation，并调用方法 AddExecutionBlock: 的情况下，blockOperationWithBlock: 方法中的操作和 addExecutionBlock: 中的操作是在不同的线程中异步执行的。而且，这次执行结果中 blockOperationWithBlock: 方法中的操作也不是在当前线程（主线程）中执行的。从而印证了 blockOperationWithBlock: 中的操作也可能会在其他线程（非当前线程）中执行。

一般情况下，如果一个 NSBlockOperation 对象封装了多个操作。NSBlockOperation 是否开启新线程，取决于操作的个数。如果添加的操作的个数多，就会自动开启新线程。当然开启的线程数是由系统来决定的。

4.1.3 使用自定义继承自 NSOperation 的子类

如果使用子类 NSInvocationOperation、NSBlockOperation 不能满足日常需求，我们可以使用自定义继承自 NSOperation 的子类。可以通过重写 main 或者 start 方法来定义自己的 NSOperation 对象。重写 main 方法比较简单，我们不需要管理操作的状态属性 isExecuting 和 isFinished。当 main 执行完返回的时候，这个操作就结束了。

先定义一个继承自 NSOperation 的子类，重写 main 方法。

// YSCOperation.h 文件
#import <Foundation/Foundation.h>

@interface YSCOperation : NSOperation

@end

// YSCOperation.m 文件
#import "YSCOperation.h"

@implementation YSCOperation

- (void)main {
    if (!self.isCancelled) {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2];
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]);
        }
    }
}

@end

然后使用的时候导入头文件YSCOperation.h。

/**
 * 使用自定义继承自 NSOperation 的子类
 */
- (void)useCustomOperation {
    // 1.创建 YSCOperation 对象
    YSCOperation *op = [[YSCOperation alloc] init];
    // 2.调用 start 方法开始执行操作
    [op start];
}

输出结果:

15615188407960.jpg

◆ 可以看出：在没有使用 NSOperationQueue、在主线程单独使用自定义继承自 NSOperation 的子类的情况下，是在主线程执行操作，并没有开启新线程。

下面我们讲讲 NSOperationQueue 的创建。

4.2 创建队列

NSOperationQueue 总共有两种队列：主队列、自定义队列。其中自定义队列同时包含了串行、并发功能。下面是主队列、自定义队列的基本创建方法和特点。

◆ 主队列

凡是添加到主队列的操作，都会放到主线程中执行（注：不包括操作使用addExecutionBlock: 添加的额外操作，额外操作可能在其他线程执行）。

// 主队列获取方法
NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];

◆ 自定义队列（非主队列）

添加到这种队列中的操作，就会自动放到子线程中执行。
同时包含了：串行、并发功能。

// 自定义队列创建方法
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

4.3 将操作添加到队列中

上面我们说到 NSOperation 需要配合 NSOperationQueue 来实现多线程。
那么我们需要将创建好的操作加入到队列中去。总共有两种方法：

- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
需要先创建操作，再将创建好的操作加入到创建好的队列中去。

/**
 * 使用 addOperation: 将操作加入到操作队列中
 */
- (void)addOperationToQueue {

    // 1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 2.创建操作
    // 使用 NSInvocationOperation 创建操作1
    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];

    // 使用 NSInvocationOperation 创建操作2
    NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task2) object:nil];

    // 使用 NSBlockOperation 创建操作3
    NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [op3 addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];

    // 3.使用 addOperation: 添加所有操作到队列中
    [queue addOperation:op1]; // [op1 start]
    [queue addOperation:op2]; // [op2 start]
    [queue addOperation:op3]; // [op3 start]
}

输出结果：

15615196228128.jpg

◆ 可以看出：使用 NSOperation 子类创建操作，并使用 addOperation: 将操作加入到操作队列后能够开启新线程，进行并发执行。

- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
无需先创建操作，在 block 中添加操作，直接将包含操作的 block 加入到队列中。

/**
 * 使用 addOperationWithBlock: 将操作加入到操作队列中
 */

- (void)addOperationWithBlockToQueue {
    // 1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 2.使用 addOperationWithBlock: 添加操作到队列中
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
}

输出结果：

15615199952529.jpg

◆ 可以看出：使用 addOperationWithBlock: 将操作加入操作队列后能够开启新线程，进行并发执行。

5、NSOperationQueue 控制串行执行、并发执行

之前我们说过，NSOperationQueue 创建的自定义队列同时具有串行、并发功能，上边我们演示了并发功能，那么他的串行功能是如何实现的呢？

这里有个关键属性 maxConcurrentOperationCount，叫做最大并发操作数。用来控制一个特定队列中可以有多少个操作同时参与并发执行。

注意：这里 maxConcurrentOperationCount 控制的不是并发线程的数量，而是一个队列中同时能并发执行的最大操作数。而且一个操作也并非只能在一个线程中运行。

◆ 最大并发操作数：maxConCurrentOperationCount

maxConcurrentOperationCount 默认情况下为-1，表示不进行限制，可进行并发执行。
maxConcurrentOperationCount 为1时，队列为串行队列；只能串行执行。
maxConcurrentOperationCount 大于1时，队列为并发队列。操作并发执行，当然这个值不应超过系统限制，即使自己设置一个很大的值，系统也会自动调整为min{自己设定的值，系统设定的默认最大值}。

/**
 * 设置 MaxConcurrentOperationCount（最大并发操作数）
 */
- (void)setMaxConcurrentOperationCount {

    // 1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 2.设置最大并发操作数
    queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 串行队列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 2; // 并发队列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 8; // 并发队列

    // 3.添加操作
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
}

◆ 最大并发操作为1 输出结果：

15615289291094.jpg

◆ 最大并发操作为2 输出结果：

15615289487325.jpg

◆ 可以看出：当最大并发操作数为1时，操作是按顺序串行执行的，并且一个操作完成之后，下一个操作才开始执行。当最大操作并发数为2时，操作是并发执行的，可以同时执行两个操作，而开启线程数量是由系统决定的，不需要我们来管理。

这样看来，是不是比 GCD 还要简单了许多？

6、NSOperation 操作依赖

NSOperation、NSOperationQueue 最吸引人的地方是它能添加操作之间的依赖关系。通过操作依赖，我们可以很方便的控制操作之间的执行先后顺序。NSOperation 提供了3个接口供我们管理和查看依赖。

- (void)addDependency:(NSOperation *)op; 添加依赖，使当前操作依赖于操作op的完成。
- (void)removeDependency:(NSOperation *)op; 移除依赖，取消当前操作对操作op的依赖。
@property (readonly, copy) NSArray<NSOperation *> *dependencies; 在当前操作开始执行之前完成执行的所有操作对象数组。

当然，我们经常用到的还是添加依赖操作。现在考虑这样的需求，比如 A、B 两个操作，其中 A 执行完操作，B 才能执行操作。

如果使用依赖来处理的话，那么就需要让操作 B 依赖于操作 A。具体代码如下：

/**
 * 操作依赖
 * 使用方法：addDependency:
 */
- (void)addDependency {

    // 1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    // 2.创建操作
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];

    // 3.添加依赖
    [op2 addDependency:op1]; // 让op2 依赖于 op1，则先执行op1，在执行op2

    // 4.添加操作到队列中
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
}

输出结果：

15615296622212.jpg

◆ 可以看到：通过添加操作依赖，无论运行几次，其结果都是 op1 先执行，op2 后执行。

7、NSOperation 优先级

NSOperation 提供了 queuePriority（优先级）属性，queuePriority 属性适用于同一操作队列中的操作，不适用于不同操作队列中的操作。默认情况下，所有新创建的操作对象优先级都是 NSOperationQueuePriorityNormal。但是我们可以通过setQueuePriority: 方法来改变当前操作在同一队列中的执行优先级。

// 优先级的取值
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
    NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
    NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
    NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
    NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
    NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};

上面我们说过：对于添加到队列中的操作，首先进入准备就绪的状态（就绪状态取决于操作之间的依赖关系），然后进入就绪状态的操作的开始执行顺序（非结束执行顺序）由操作之间相对的优先级决定（优先级是操作对象自身的属性）。

那么，什么样的操作才是进入就绪状态的操作呢？

• 当一个操作的所有依赖都已经完成时，操作对象通常会进入准备就绪状态，等待执行。

举个列子，现在又4个优先级都是 NSOperationQueuePriorityNormal（默认级别）的操作：op1，op2，op3，op4。其中 op3 依赖于 op2 ，op2 依赖于 op1，即 op3 -> op2 -> op1。现在将这4个操作添加到队列中并发执行。

• 因为 op1 和 op4 都没有需要依赖的操作，所以在 op1，op4 执行之前，就是处于准备就绪状态的操作。
• 而 op3 和 op3 都有依赖的操作（op3 依赖于 op2，op2 依赖于 op1），所以 op3 和 op2 都不是准备就绪状态下的操作。

理解了进入就绪状态的操作，那么我们就理解了 queuePriority 属性的作用对象。

• queuePriority 属性决定了进入准备就绪状态下的操作之间的开始执行顺序。并且，优先级不能取代依赖关系。
• 如果一个队列中既包含高优先级操作，又包含低优先级操作，并且两个操作都已经准备就绪，那么队列先执行高优先级操作。比如上例中，如果 op1 和 op4 是不同优先级的操作，那么就会先执行优先级高的操作。
• 如果，一个队列中既包含了准备就绪状态的操作，又包含了未准备就绪状态的操作，未准备就绪的操作优先级比准备就绪的操作的优先级高。那么，虽然准备就绪的操作优先级低，也会优先执行。优先级不能取代依赖关系。如果要控制操作之间的启动顺序，则必须使用依赖关系。

8、NSOperation、NSOperationQueue 线程间的通信

在 iOS 开发过程中，我们一般在主线程里面进行 UI 刷新，例如：点击、滚动、拖拽等事件。我们通常把一些耗时的操作放在其他线程，比如说图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时，需要会到主线程，那么就用到了线程之间的通讯。

/**
 * 线程间通信
 */
- (void)communication {

    // 1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

    // 2.添加操作
    [queue addOperationWithBlock:^{
        // 异步进行耗时操作
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }

        // 回到主线程
        [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
            // 进行一些 UI 刷新等操作
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
                NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
            }
        }];
    }];
}

输出结果：

15615317197550.jpg

• 可以看到线程间的通信，先在其他线程中执行操作，等操作执行完了之后再回到主线程执行主线程的相应操作。

9、NSOperation、NSOperationQueue 线程同步和线程安全

• 线程安全：如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个线程全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作（更改变量），一般都需要考虑线程同步，否则的话可能影响线程安全。
• 线程同步：可理解为线程 A 和线程 B 一块配合，A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果，于是停下来，示意 B 运行；B 依言执行，再将结果给 A；A 再继续操作。

举个例子就是：两个人在一起聊天。两个人不能同时说话，避免听不清（操作冲突）。等一个人说完（一个线程结束操作），另一个再说（另一个线程再开始操作）。

下面，我们模拟火车票售卖的方式，实现 NSOperation 线程安全和解决线程同步问题。
场景：总共有50张火车票，有两个售卖火车票的窗口，一个事北京火车票售卖的窗口，另一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票，卖完为止。

9.1 NSOperation、NSOperationQueue 非线程安全

先来看看不考虑线程安全的代码：

/**
 * 非线程安全：不使用 NSLock
 * 初始化火车票数量、卖票窗口(非线程安全)、并开始卖票
 */
- (void)initTicketStatusNotSave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程

    self.ticketSurplusCount = 50;

    // 1.创建 queue1,queue1 代表北京火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;

    // 2.创建 queue2,queue2 代表上海火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;

    // 3.创建卖票操作 op1
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [self saleTicketNotSafe];
    }];

    // 4.创建卖票操作 op2
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [self saleTicketNotSafe];
    }];

    // 5.添加操作，开始卖票
    [queue1 addOperation:op1];
    [queue2 addOperation:op2];
}

/**
 * 售卖火车票(非线程安全)
 */
- (void)saleTicketNotSafe {
    while (1) {

        if (self.ticketSurplusCount > 0) {
            //如果还有票，继续售卖
            self.ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        } else {
            NSLog(@"所有火车票均已售完");
            break;
        }
    }
}

输出结果：

15615334185903.jpg

15615334283152.jpg

• 可以看到：在不考虑线程安全，不使用 NSLock 情况下，得到的票数是错乱的，这样显然不符合我们的需求，所以我们需要考虑线程安全问题。

9.2 NSOperation、NSOperationQueue 线程安全

线程安全解决方案：可以给线程加锁，在一个线程执行该操作的时候，不允许其他线程进行操作。iOS 实现线程加锁有很多种方式。@synchronized、NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、OSSpinLock、atomic(property)set/get等等各种方式。这里我们使用 NSLock 对象来解决线程同步问题。NSLock 对象可以通过进入锁时调用 lock 方法，解锁时调用 unlock 方法来保证线程安全。

考虑线程安全的代码：

/**
 * 线程安全：使用 NSLock 加锁
 * 初始化火车票数量、卖票窗口(线程安全)、并开始卖票
 */

- (void)initTicketStatusSave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程

    self.ticketSurplusCount = 50;

    self.lock = [[NSLock alloc] init];  // 初始化 NSLock 对象

    // 1.创建 queue1,queue1 代表北京火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;

    // 2.创建 queue2,queue2 代表上海火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;

    // 3.创建卖票操作 op1
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [self saleTicketSafe];
    }];

    // 4.创建卖票操作 op2
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [self saleTicketSafe];
    }];

    // 5.添加操作，开始卖票
    [queue1 addOperation:op1];
    [queue2 addOperation:op2];
}

/**
 * 售卖火车票(线程安全)
 */
- (void)saleTicketSafe {
    while (1) {

        // 加锁
        [self.lock lock];

        if (self.ticketSurplusCount > 0) {
            //如果还有票，继续售卖
            self.ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        }

        // 解锁
        [self.lock unlock];

        if (self.ticketSurplusCount <= 0) {
            NSLog(@"所有火车票均已售完");
            break;
        }
    }
}

输出结果：

15615342811672.jpg

15615342863444.jpg

• 可以看出：在考虑了线程安全，使用 NSLock 加锁、解锁机制的情况下，得到的票数是正确的，没有出现混乱的情况。我们也就解决了多线程同步的问题。

10、NSOperation、NSOperationQueue 常用属性和方法归纳

10.1 NSOperation 常用属性和方法

取消操作方法
▫ - (void)cancel; 可取消操作，实质是标记 isCancelled 状态。
判断操作状态的方法
▫ - (BOOL)isFinished; 判断操作是否已经结束。
▫ - (BOOL)isCancelled; 判断操作是否已经标记为取消。
▫ - (BOOL)isExecuting; 判断操作是否正在运行。
▫ - (BOOL)isReady; 判断操作是否处于准备就绪状态，这个值和操作的依赖关系相关。
操作同步
▫ - (void)waitUntilFinished; 阻塞当前线程，直到该操作结束。可用于线程执行顺序的同步。
▫ - (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block; completionBlock 会在当前操作执行完毕时执行 completionBlock。
▫ - (void)addDependency:(NSOperation *)op; 添加依赖，使当前操作依赖于操作 op 的完成。
▫ - (void)removeDependency:(NSOperation *)op; 移除依赖，取消当前操作对操作 op 的依赖。
▫ @property (readonly, copy) NSArray<NSOperation *> *dependencies; 在当前操作开始执行之前完成执行的所有操作对象数组。

10.2 NSOperationQueue 常用属性方法

取消/暂停/恢复操作
▫ - (void)cancelAllOperations; 可以取消队列的所有操作。
▫ - (BOOL)isSuspended; 判断队列是否处于暂停状态。YES 为暂停状态，NO 为恢复状态。
▫ - (void)setSuspended:(BOOL)b; 可设置操作的暂停和恢复，YES 代表暂停队列，NO 代表恢复队列。
操作同步
▫ - (void)waitUntilAllOperationsAreFinished; 阻塞当前线程，直到队列中的操作全部执行完毕。
添加/获取操作
▫ - (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block; 向队列中添加一个 NSBlockOperation 类型操作对象。
▫ - (void)addOperations:(NSArray *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait; 向队列中添加操作数组，wait 标志是否阻塞当前线程直到所有操作结束。
▫ - (NSArray *)operations; 当前在队列中的操作数组（某个操作执行结束后会自动从这个数组清除）。
▫ - (NSUInteger)operationCount; 当前队列中的操作数。
获取队列
▫ + (id)currentQueue; 获取当前队列，如果当前线程不是在 NSOperationQueue 上运行则返回nil。
▫ + (id)mainQueue; 获取主队列。

注意：
    1. 这里的暂停和取消（包括操作的取消和队列的取消）并不代表可以将当前的操作立即取消，而是当当前的操作执行完毕之后不再执行新的操作。
    2. 暂停和取消的却别就在于：暂停操作之后还可以恢复操作，继续向下执行；而取消操作之后，所有的操作就清空了，无法再接着执行剩下的操作。

「NSOperation、NSOperationQueue」

iOS 多线程：「NSOperation、NSOperationQueue」

1、NSOperation、NSOperationQueue 简介

2、NSOperation、NSOperationQueue 操作和操作队列

3、NSOperation、NSOperationQueue使用步骤

4、NSOperation 和 NSOperationQueue 基本使用

4.1 创建操作

4.1.1 使用子类 NSInvocationOperation

4.1.2 使用子类 `NSBlockOperation`

4.1.3 使用自定义继承自 NSOperation 的子类

4.2 创建队列

4.3 将操作添加到队列中

5、NSOperationQueue 控制串行执行、并发执行

6、NSOperation 操作依赖

7、NSOperation 优先级

8、NSOperation、NSOperationQueue 线程间的通信

9、NSOperation、NSOperationQueue 线程同步和线程安全

9.2 NSOperation、NSOperationQueue 线程安全

10、NSOperation、NSOperationQueue 常用属性和方法归纳

10.1 NSOperation 常用属性和方法

10.2 NSOperationQueue 常用属性方法

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4.1.1 使用子类 NSInvocationOperation

4.1.2 使用子类 NSBlockOperation

4.1.3 使用自定义继承自 NSOperation 的子类

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4.3 将操作添加到队列中

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