多线程(下)

作者: iOS_Cqlee | 来源:发表于2015-10-31 20:29 被阅读123次

NSOperation

简介

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
先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来
将取出的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行

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

01 NSInvocationOperation
    //1.封装操作
     第一个参数：目标对象
     第二个参数：该操作要调用的方法，最多接受一个参数
     第三个参数：调用方法传递的参数，如果方法不接受参数，那么该值传nil

    NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc]
                                        initWithTarget:self selector:@selector(sel) object:nil];

    //2.启动操作
    [operation start];

注意
默认情况下，调用了start方法后并不会开一条新线程去执行操作，而是在当前线程同步执行操作
只有将NSOperation放到一个NSOperationQueue中，才会异步执行操作

2.NSBlockOperation

02 NSBlockOperation
    //1.封装操作

     NSBlockOperation提供了一个类方法，在该类方法中封装操作

    NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        //在主线程中执行
        NSLog(@"---download1--%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    //2.追加操作，追加的操作在子线程中执行
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"---download2--%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    [operation addExecutionBlock:^{
         NSLog(@"---download3--%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    //3.启动执行操作
    [operation start];

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

3.自定义子类继承NSOperation，实现内部相应的方法

    //如何封装操作？
    //自定义的NSOperation,通过重写内部的main方法实现封装操作
    -(void)main
    {
        NSLog(@"--main--%@",[NSThread currentThread]);
    }

    //1.实例化一个自定义操作对象
    Operation *op = [[Operation alloc]init];

    //2.执行操作
    [op start];

重写- (void)main方法的注意点
自己创建自动释放池（因为如果是异步操作，无法访问主线程的自动释放池）,经常通过-(BOOL)isCancelled方法检测操作是否被取消，对取消做出响应

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

NSOperationQueue基本使用

（1）NSOperation中的两种队列
- 01 主队列通过mainQueue获得，凡是放到主队列中的任务都将在主线程执行
- 02 非主队列直接alloc init出来的队列。非主队列同时具备了并发和串行的功能，通过设置最大并发数属性来控制任务是并发执行还是串行执行
（2）相关代码

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

    //2.封装操作
    //好处：1.信息隐蔽
    //2.代码复用

    Operation *op1 = [[Operation alloc]init];
    Operation *op2 = [[Operation alloc]init];

    //3.添加操作到队列中
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
}

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

    //2.封装操作
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);

    }];

    [op2 addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    [op2 addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"4----%@",[NSThread currentThread]);
    }];

    //3.添加操作到队列中
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];

    //补充：简便方法
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"5----%@",[NSThread currentThread]);
    }];

}

NSInvocationOperation
- (void)invocation
{

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

    //2.封装操作
    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download1) object:nil];

    NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download2) object:nil];


    NSInvocationOperation *op3 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download3) object:nil];


    //3.把封装好的操作添加到队列中
    [queue addOperation:op1];//[op1 start]
    [queue addOperation:op2];
    [queue addOperation:op3];

GCD中的队列与NSOperationQueue区别

GCD中的队列：
- 串行队列：自己创建的，主队列
- 并发队列：自己创建的，全局并发队列
NSOperationQueue
- 主队列：[NSOperationQueue mainqueue];凡事放在主队列中的操作都在主线程中执行
- 非主队列：[[NSOperationQueue alloc]init]，并发和串行，默认是并发执行的

NSOperation其它用法

（1）设置最大并发数【控制任务并发和串行】

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

    //2.设置最大并发数
    //注意点：该属性需要在任务添加到队列中之前进行设置
    //该属性控制队列是串行执行还是并发执行
    //如果最大并发数等于1，那么该队列是串行的，如果大于1那么是并行的
    //系统的最大并发数有个默认的值，为-1，如果该属性设置为0，那么不会执行任何任务
    queue.maxConcurrentOperationCount = 2;

（2）暂停和恢复以及取消

    //设置暂停和恢复
    //suspended设置为YES表示暂停，suspended设置为NO表示恢复
    //暂停表示不继续执行队列中的下一个任务，暂停操作是可以恢复的
    if (self.queue.isSuspended) {
        self.queue.suspended = NO;
    }else
    {
        self.queue.suspended = YES;
    }

    //取消队列里面的所有操作
    //取消之后，当前正在执行的操作的下一个操作将不再执行，而且永远都不在执行，就像后面的所有任务都从队列里面移除了一样
    //取消操作是不可以恢复的
    [self.queue cancelAllOperations];

---------自定义NSOperation取消操作--------------------------
-(void)main
{
    //耗时操作1
    for (int i = 0; i<1000; i++) {
        NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]);
    }
    NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++");

    //苹果官方建议，每当执行完一次耗时操作之后，就查看一下当前队列是否为取消状态，如果是，那么就直接退出
    //好处是可以提高程序的性能
    if (self.isCancelled) {
        return;
    }

    //耗时操作2
    for (int i = 0; i<1000; i++) {
        NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]);
    }

    NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++");
}

NSOperation实现线程间通信

开子线程下载图片

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

    //2.使用简便方法封装操作并添加到队列中
    [queue addOperationWithBlock:^{

        //3.在该block中下载图片
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://图片的网上地址"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        NSLog(@"下载图片操作--%@",[NSThread currentThread]);

        //4.回到主线程刷新UI
        [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
            self.imageView.image = image;
            NSLog(@"刷新UI操作---%@",[NSThread currentThread]);
        }];
    }];

（2）下载多张图片合成综合案例（设置操作依赖）

//02 综合案例
- (void)download2
{
    NSLog(@"----");
    //1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];

    //2.封装操作下载图片1
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"图片的网上地址"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

        //拿到图片数据
        self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
    }];


    //3.封装操作下载图片2
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:图片的网上地址"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

        //拿到图片数据
        self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
    }];

    //4.合成图片
    NSBlockOperation *combine = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

        //4.1 开启图形上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));

        //4.2 画image1
        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];

        //4.3 画image2
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];

        //4.4 根据图形上下文拿到图片数据
        UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
//        NSLog(@"%@",image);

        //4.5 关闭图形上下文
        UIGraphicsEndImageContext();

        //7.回到主线程刷新UI
        [[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
            self.imageView.image = image;
            NSLog(@"刷新UI---%@",[NSThread currentThread]);
        }];

    }];

    //5.设置操作依赖
    [combine addDependency:op1];
    [combine addDependency:op2];

    //6.添加操作到队列中执行
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
    [queue addOperation:combine];
    }

补充操作依赖
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，可以这么写,[operationB addDependency:operationA];//操作B依赖于操作A,可以在不同queue的NSOperation之间创建依赖关系
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;

RunLoop

RunLoop概念

从字面意思看,运行循环,跑圈
基本作用
保持程序的持续运行
处理App中的各种事件（比如触摸事件、定时器事件、Selector事件）
节省CPU资源，提高程序性能：该做事时做事，该休息时休息
......
1 重要说明
- （1）如果没有Runloop,那么程序一启动就会退出，什么事情都做不了。
- （2）如果有了Runloop，那么相当于在内部有一个死循环，能够保证程序的持续运行
- （3）main函数中的Runloop
- a 在UIApplication函数内部就启动了一个Runloop,该函数返回一个int类型的值
- b 这个默认启动的Runloop是跟主线程相关联的
Runloop参考资料

（1）苹果官方文档
https://developer.apple.com/library/mac/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/RunLoopManagement/RunLoopManagement.html

（2）CFRunLoopRef开源代码下载地址：
http://opensource.apple.com/source/CF/CF-1151.16/

RunLoop对象

iOS中有2套API来访问和使用RunLoop
Foundation
NSRunLoop
Core Foundation
CFRunLoopRef
NSRunLoop和CFRunLoopRef都代表着RunLoop对象
NSRunLoop是基于CFRunLoopRef的一层OC包装，所以要了解RunLoop内部结构，需要多研究CFRunLoopRef层面的API（Core Foundation层面）

1.获得当前Runloop对象
    //01 NSRunloop
     NSRunLoop * runloop1 = [NSRunLoop currentRunLoop];
    //02 CFRunLoopRef
    CFRunLoopRef runloop2 =   CFRunLoopGetCurrent();

2.拿到当前应用程序的主Runloop（主线程对应的Runloop）
    //01 NSRunloop
     NSRunLoop * runloop1 = [NSRunLoop mainRunLoop];
    //02 CFRunLoopRef
     CFRunLoopRef runloop2 =   CFRunLoopGetMain();

RunLoop与线程

每条线程都有唯一的一个与之对应的RunLoop对象
主线程的RunLoop已经自动创建好了，子线程的RunLoop需要主动创建
RunLoop在第一次获取时创建，在线程结束时销毁

注意
- 1.一条线程对应一个RunLoop
- 2.主线程的RunLoop默认已经创建好了, 而子线程的需要我们自己手动创建
- 3.一个NSRunLoop/CFRunLoopRef, 就代表一个RunLoop对象
- 4.获取当前线程对应的RunLoop对象,currentRunLoop/CFRunLoopGetCurrent
- 5.获取主线程对应的RunLoop对象,mainRunLoop/CFRunLoopGetMain
- 6.只要线程结束了, 那么与之对应的RunLoop对象也会被释放

    //默认已经创建RunLoop
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(show) object:nil];
    [thread start];
    
    
- (void)show
{
//    [[NSRunLoop alloc] init]; //注意,如果想给子线程添加RunLoop, 不能直接alloc init
    
    [NSRunLoop currentRunLoop]; 
// 只要调用currentRunLoop方法, 系统就会自动创建一个RunLoop, 添加到当前线程中
}

RunLoop相关类

（1）Runloop运行原理图

（2）五个相关的类

    a.CFRunloopRef
    b.CFRunloopModeRef【Runloop的运行模式】
    c.CFRunloopSourceRef【Runloop要处理的事件源】
    d.CFRunloopTimerRef【Timer事件】
    e.CFRunloopObserverRef【Runloop的观察者（监听者）】

（3）Runloop和相关类之间的关系图

（4）Runloop要想跑起来，它的内部必须要有一个mode,这个mode里面必须有source\observer\timer，至少要有其中的一个。

CFRunloopRef

1.CFRunloopModeRef代表着Runloop的运行模式
2.一个Runloop中可以有多个mode,一个mode里面又可以有多个source\observer\timer等等
3.每次runloop启动的时候，只能指定一个mode,这个mode被称为该Runloop的当前mode
4.如果需要切换mode,只能先退出当前Runloop,再重新指定一个mode进入
5.这样做主要是为了分割不同组的定时器等，让他们相互之间不受影响

CFRunloopModeRef【Runloop的运行模式】

系统默认注册了5个mode
1.kCFRunLoopDefaultMode：App的默认Mode，通常主线程是在这个Mode下运行
2.UITrackingRunLoopMode：界面跟踪 Mode，用于 ScrollView 追踪触摸滑动，保证界面滑动时不受其他 Mode 影响
3.UIInitializationRunLoopMode: 在刚启动App时第进入的第一个 Mode，启动完成后就不再使用
4.GSEventReceiveRunLoopMode:接受系统事件的内部Mode，通常用不到
5.kCFRunLoopCommonModes:这是一个占位用的Mode，不是一种真正的Mode

CFRunloopSourceRef【Runloop要处理的事件源】

1.是事件源也就是输入源，有两种分类模式；
一种是按照苹果官方文档进行划分的
另一种是基于函数的调用栈来进行划分的（source0和source1）。
2.具体的分类情况
（1）以前的分法
- Port-Based Sources
- Custom Input Sources
- Cocoa Perform Selector Sources
（2）现在的分法
- Source0：非基于Port的
- Source1：基于Port的
3.可以通过打断点的方式查看一个方法的函数调用栈

CFRunloopTimerRef【Timer事件】

CFRunLoopTimerRef是基于时间的触发器
CFRunLoopTimerRef基本上说的就是NSTimer，它受RunLoop的Mode影响

/*
    说明：
    （1）runloop一启动就会选中一种模式，当选中了一种模式之后其它的模式就都不鸟。一个mode里面可以添加多个NSTimer,也就是说以后当创建NSTimer的时候，可以指定它是在什么模式下运行的。
    （2）它是基于时间的触发器，说直白点那就是时间到了我就触发一个事件，触发一个操作。基本上说的就是NSTimer
    （3）相关代码
*/
- (void)timer2
{
    //NSTimer 调用了scheduledTimer方法，那么会自动添加到当前的runloop里面去，而且runloop的运行模式kCFRunLoopDefaultMode

    NSTimer *timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    //更改模式
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

}

- (void)timer1
{
    //    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:YES];

    //定时器添加到UITrackingRunLoopMode模式，一旦runloop切换模式，那么定时器就不工作
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:UITrackingRunLoopMode];

    //定时器添加到NSDefaultRunLoopMode模式，一旦runloop切换模式，那么定时器就不工作
    //    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];

    //占位模式：common modes标记
    //被标记为common modes的模式 kCFRunLoopDefaultMode  UITrackingRunLoopMode
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];

    //    NSLog(@"%@",[NSRunLoop currentRunLoop]);
}

- (void)run
{
    NSLog(@"---run---%@",[NSRunLoop currentRunLoop].currentMode);
}

- (IBAction)btnClick {

    NSLog(@"---btnClick---");
}

GCD的定时器不受RunLoop的Mode影响

GCD中的定时器
```objc
//0.创建一个队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    //1.创建一个GCD的定时器
    /*
     第一个参数：说明这是一个定时器
     第四个参数：GCD的回调任务添加到那个队列中执行，如果是主队列则在主线程执行
     */
    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);

    //2.设置定时器的开始时间，间隔时间以及精准度

    //设置开始时间，三秒钟之后调用
    dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,3.0 *NSEC_PER_SEC);
    //设置定时器工作的间隔时间
    uint64_t intevel = 1.0 * NSEC_PER_SEC;

    /*
     第一个参数：要给哪个定时器设置
     第二个参数：定时器的开始时间DISPATCH_TIME_NOW表示从当前开始
     第三个参数：定时器调用方法的间隔时间
     第四个参数：定时器的精准度，如果传0则表示采用最精准的方式计算，如果传大于0的数值，则表示该定时切换i可以接收该值范围内的误差，通常传0
     该参数的意义：可以适当的提高程序的性能
     注意点：GCD定时器中的时间以纳秒为单位（面试）
     */

    dispatch_source_set_timer(timer, start, intevel, 0 * NSEC_PER_SEC);

    //3.设置定时器开启后回调的方法
    /*
     第一个参数：要给哪个定时器设置
     第二个参数：回调block
     */
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        NSLog(@"------%@",[NSThread currentThread]);
    });

    //4.执行定时器
    dispatch_resume(timer);

    //注意：dispatch_source_t本质上是OC类，在这里是个局部变量，需要强引用
    self.timer = timer;

CFRunloopObserverRef【Runloop的观察者（监听者）】

（1）CFRunLoopObserverRef是观察者，能够监听RunLoop的状态改变
（2）如何监听

 //创建一个runloop监听者
    CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreateWithHandler(CFAllocatorGetDefault(),kCFRunLoopAllActivities, YES, 0, ^(CFRunLoopObserverRef observer, CFRunLoopActivity activity) {

        NSLog(@"监听runloop状态改变---%zd",activity);
    });

    //为runloop添加一个监听者
    CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetCurrent(), observer, kCFRunLoopDefaultMode);

    CFRelease(observer);

（3）监听的状态

typedef CF_OPTIONS(CFOptionFlags, CFRunLoopActivity) {
    kCFRunLoopEntry = (1UL << 0),   //即将进入Runloop
    kCFRunLoopBeforeTimers = (1UL << 1),    //即将处理NSTimer
    kCFRunLoopBeforeSources = (1UL << 2),   //即将处理Sources
    kCFRunLoopBeforeWaiting = (1UL << 5),   //即将进入休眠
    kCFRunLoopAfterWaiting = (1UL << 6),    //刚从休眠中唤醒
    kCFRunLoopExit = (1UL << 7),            //即将退出runloop
    kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU   //所有状态改变
};

Runloop运行逻辑

Runloop应用

NSTimer
ImageView显示
PerformSelector
常驻线程
自动释放池