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iOS线程间通信总结

iOS线程间通信总结

作者: FengyunSky | 来源:发表于2020-05-09 19:39 被阅读0次

    本文只是对线程间通信传递数据方式总结比较,对于详细的使用请自行查阅相关文档,不在此做详细介绍。

    系列文章传送门:

    iOS delegate使用及原理实现

    iOS NSNotification使用及原理实现

    iOS内存管理浅析

    iOS block深入浅出

    iOS dispatch浅析

    iOS runloop由浅入深

    iOS runtime详解

    iOS网络编程浅析

    iOS各种锁总结

    iOS多线程总结

    概述

    对于线程间通信,一般多用于线程间传递数据及线程间同步控制,对于线程间同步控制已在iOS各种锁总结中阐述,本文将着重介绍常用的线程间传递数据方式。

    通信方式

    主要包括传统的可用于线程间通信的进程间通信方式,Mach内核核心mach portNSObject对象、GCD及操作队列等方式。

    传统方式

    管道

    由于iOS沙盒机制的限制,命名管道文件路径需要指定在应用内部,如临时/tmp目录,这也限制了进程间通信方式,但不妨碍其线程间通信,不过其为“半双工”通信,使用也存在许多限制,如原子性写入数据长度受限于缓存大小、消息封装及边界、进程异常消息丢失等问题。

    注意;管道阻塞模式打开会阻塞等待另一方读或者写打开,若在主线程打开需要保证管道已经在其他线程读/写打开,否则可能会打开失败,且管道为半双工通信,只能读或者写打开;

    tem:提供一个即时创建临时文件的地方,但不需要持久化,应用关闭之后就可能被删除或系统在程序不运行时,会帮助我们清除掉(类似android中缓冲ACache类似sd卡、或应用专享目录storage/emulated/0/Android/data/app_package_name/files与cache目录)。

    ios 沙盒、文件操作与app安装路径

    套接字

    常用的本机通信为“域套接字”,多用于进程间通信,但也可以用于线程间通信,一般使用较少;对于指定socket域套接字文件路径也存在沙盒机制限制,并且需要处理消息边界;

    共享内存

    本身线程间共享进程的内存空间,因此不需要专门使用进程间“共享内存”方式,可直接使用进程空间(如全局变量)来传递数据,并通过线程间同步方式来控制数据同步,如互斥锁、信号量、同步锁、读写锁等;

    共享存储

    如通过临时文件、plist文件、持久化存储(如NSUserDefault)等共享存储的方式也可以传递数据,通过线程锁来解决数据一致性问题。

    Mach Port

    mach消息是Mach IPC的核心基础,消息可以在在两个port端口(或称为端点)之间传递,端口可以是单主机也可以是远程机器,并解决了消息参数串行化、对齐、填充和字节顺序问题,具体mach消息可见unix进程间通信

    对于底层的machapi使用较少,并且需要深刻理解内核mach对象框架,不过Core FoundationFoundationMach Port提供了高级API,在内核基础上封装的CFMachPort / NSMachPort作为runloop 源结合runloop实现异步通信;其中苹果官方给出的NSNotificaiton通知转发到指定线程处理,就是利用Mach Port加入到转发线程runloop中来处理,具体可见iOS NSNotification使用及原理实现

    mach相关的头文件定义在<mach/message.h>相关的头文件中,CFMachPort定义在<CFMachPort.h>中

    其优势在于结合runloop来实现异步通信,并且更接近于内核态对象更为高效;

    NSObject对象

    主要是通过NSObject对象提供的线程相关的api,如下:

    //主线程
    - (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array;
    - (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
    //指定线程
    - (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array;
    - (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
    

    对于指定线程,可将线程对象注册到某个全局对象中,或者通过线程类方法来获取指定线程;

    其实现是结合runloop runtime及条件锁来实现,具体可参见iOS 查漏补缺 - PerformSelectoriOS runloop由浅入深

    典型的用途就是创建常驻线程,通过performSelector:onThread:withObject..将携带参数的任务添加到常驻线程去处理,比如AFNetworking2.x;

    GCD

    主要是向主队列、全局队列或者自定义队列添加任务,利用block会传递上下文来携带通信参数,并通过dispatch_syncdispatch_group dispatch_barrier等方式同步任务。

    NSOperationQueue

    主要是向操作队列添加任务,通过添加依赖关系来控制同步,若需要传递数据可通过block来截获上下文数据,但注意对象的生命周期避免循环引用问题,具体可参见iOS多线程总结

    小结

    对于线程间通信常见的是线程间同步控制,比如通过线程锁、GCD队列、NSOperationQueue操作队列;若涉及到线程间同步传递数据,最有效的方式是通过共享的进程内存并结合线程锁来控制数据同步;若涉及到线程间异步传递数据,可通过mach port或者performSelector:onThread:withObject:waitUtilDone:并结合runloop来实现。

    传递数据大小而言,对于大容量数据,一般会存储到临时文件并传递文件描述符;

    具体的线程间通信方式需要根据实际的使用场景来选择,如同步/异步、传递数据大小、单向/双向通信等。

    Reference

    Threading Programming Guide

    Concurrency Programming Guide

    Mach Overview

    《深入理解Mac OS X操作系统》

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