iOS多线程之 NSOperation详解

作者: 有梦想的狼 | 来源:发表于2020-03-24 14:40 被阅读0次

简介

NSOperation，NSOperationQueue 是苹果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。

优势

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

操作和操作队列

操作Operation：
- 执行操作的意思，即在线程中执行的那段代码。
- 在 GCD中是放在block中的。在NSOperation中，我们使用 NSOperation 子类NSInvocationOperation，NSBlockOperation，或者时自定义子类来封装操作。
操作队列Operation Queue：
- 这里的队列指操作队列，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），由操作之间相对的优先级决定（优先级是操作对象自身的属性）。
- 操作队列通过设置最大并发操作数maxConcurrentOperationCount来控制并发，串行。
- 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。

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。

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。我们可以使用三种方式来封装操作，NSInvocationOperation、NSBlockOperation、自定义继承自 NSOperation 的子类。

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.开始执行操作
    [op start];
}

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

输出结果为：

2020-03-18 10:48:31.519774+0800 多线程[13062:808176] 0---<NSThread: 0x600002fca0c0>{number = 1, name = main}
2020-03-18 10:48:33.520189+0800 多线程[13062:808176] 1---<NSThread: 0x600002fca0c0>{number = 1, name = main}

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。

NSBlockOperation：

- (void)useBlockOperation {
    // 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(@"%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 开始执行操作
    [op start];
}

输出结果为：

2020-03-18 10:56:33.238153+0800 多线程[13156:816161] 0---<NSThread: 0x6000023ee0c0>{number = 1, name = main}
2020-03-18 10:56:35.239531+0800 多线程[13156:816161] 1---<NSThread: 0x6000023ee0c0>{number = 1, name = main}

可以看到：在没有使用NSOperationQueue，在主线程单独使用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。

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）可以再不同的线程中同时（并发）执行。只有当所有相关的操作已经执行完成时，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AddExecutionBlock方法
 */
- (void)useBlockOperationAddExecutionBlock {
    // 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---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 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---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 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(@"3---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 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(@"%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 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(@"4---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 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(@"5---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 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(@"6---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 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(@"7---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    // 开始执行操作
    [op start];
}

输出为：

2020-03-18 13:21:41.725353+0800 多线程[13500:836712] 1---0---<NSThread: 0x6000005960c0>{number = 1, name = main}
2020-03-18 13:21:41.725358+0800 多线程[13500:897480] 0---<NSThread: 0x6000005f4c80>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 13:21:41.725362+0800 多线程[13500:897481] 3---0---<NSThread: 0x6000005ec200>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 13:21:41.725460+0800 多线程[13500:836759] 2---0---<NSThread: 0x6000005ede40>{number = 7, name = (null)}
2020-03-18 13:21:43.726334+0800 多线程[13500:897481] 3---1---<NSThread: 0x6000005ec200>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 13:21:43.726334+0800 多线程[13500:836712] 1---1---<NSThread: 0x6000005960c0>{number = 1, name = main}
2020-03-18 13:21:43.726334+0800 多线程[13500:897480] 1---<NSThread: 0x6000005f4c80>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 13:21:43.726334+0800 多线程[13500:836759] 2---1---<NSThread: 0x6000005ede40>{number = 7, name = (null)}
2020-03-18 13:21:45.727175+0800 多线程[13500:897480] 7---0---<NSThread: 0x6000005f4c80>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 13:21:45.727175+0800 多线程[13500:836712] 5---0---<NSThread: 0x6000005960c0>{number = 1, name = main}
2020-03-18 13:21:45.727175+0800 多线程[13500:897481] 4---0---<NSThread: 0x6000005ec200>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 13:21:45.727177+0800 多线程[13500:836759] 6---0---<NSThread: 0x6000005ede40>{number = 7, name = (null)}
2020-03-18 13:21:47.727933+0800 多线程[13500:897480] 7---1---<NSThread: 0x6000005f4c80>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 13:21:47.727933+0800 多线程[13500:897481] 4---1---<NSThread: 0x6000005ec200>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 13:21:47.727933+0800 多线程[13500:836759] 6---1---<NSThread: 0x6000005ede40>{number = 7, name = (null)}
2020-03-18 13:21:47.727933+0800 多线程[13500:836712] 5---1---<NSThread: 0x6000005960c0>{number = 1, name = main}

可以看出：使用子类NSBlockOperation，并调用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，当次执行结果中blockOperationWithBlock :方法中的操作也不是咱当前线程（主线程）中执行的。从而验证了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是否会开启新线程，取决于操作的个数。如果添加的操作的个数多，就会开启新线程。开启的线程数是由系统来决定的。

自定义继承 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。
```
#import "CSOperation.h"

@implementation CSOperation

- (void)main {
    if (!self.isCancelled) {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }
}

@end
```
然后开始使用自定义操作
```
/**
 使用自定义继承自 NSOperation 的子类
 */
- (void)useCustomOperation {
    CSOperation *op = [[CSOperation alloc] init];
    [op start];
}
```
输出结果为：
```
2020-03-18 14:06:29.449664+0800 多线程[14687:925436] <NSThread: 0x600003dc6800>{number = 1, name = main}
2020-03-18 14:06:31.451086+0800 多线程[14687:925436] <NSThread: 0x600003dc6800>{number = 1, name = main}
```
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。

2. 创建队列：

NSOperationQueue一共有两种队列，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。

主队列：
凡是添加到主队列中的操作，都会放到主线程中执行。
```
// 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。
```
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
```

3. 将操作加入到队列中：

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。

/**
 将操作添加到操作队列中
 */
- (void)addOperationToQueue {
    // 1.创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
  
    // 2.创建操作
    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
    NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task2) object:nil];
  
    NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"3---%d---%@",i, [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---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
  
    // 添加操作到队列中
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
    [queue addOperation:op3];
}

输出结果为：

2020-03-18 14:53:42.714002+0800 多线程[15088:956676] 4---0---<NSThread: 0x600002451b40>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 14:53:42.714004+0800 多线程[15088:956133] task1---0---<NSThread: 0x600002454f40>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 14:53:42.714002+0800 多线程[15088:956675] 3---0---<NSThread: 0x600002465a40>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 14:53:42.714002+0800 多线程[15088:956674] task2---0---<NSThread: 0x600002468580>{number = 10, name = (null)}
2020-03-18 14:53:44.718627+0800 多线程[15088:956133] task1---1---<NSThread: 0x600002454f40>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 14:53:44.718616+0800 多线程[15088:956676] 4---1---<NSThread: 0x600002451b40>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 14:53:44.718667+0800 多线程[15088:956674] task2---1---<NSThread: 0x600002468580>{number = 10, name = (null)}
2020-03-18 14:53:44.718660+0800 多线程[15088:956675] 3---1---<NSThread: 0x600002465a40>{number = 9, name = (null)}

可以看出：使用NSOperation子类创建操作，并使用addOperation:，将操作加入到NSOperationQueue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 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 {
    // 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
  
    // 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---%d---%@",i, [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---%d---%@",i, [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---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
}

输出结果为：

2020-03-18 15:09:24.090062+0800 多线程[15207:965085] 2---0---<NSThread: 0x6000009dcc00>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:09:24.090062+0800 多线程[15207:965080] 1---0---<NSThread: 0x6000009f5e40>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:09:24.090062+0800 多线程[15207:966846] 3---0---<NSThread: 0x6000009c1440>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 15:09:26.093838+0800 多线程[15207:966846] 3---1---<NSThread: 0x6000009c1440>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 15:09:26.093838+0800 多线程[15207:965085] 2---1---<NSThread: 0x6000009dcc00>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:09:26.093893+0800 多线程[15207:965080] 1---1---<NSThread: 0x6000009f5e40>{number = 3, name = (null)}

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

NSOperationQueue控制串行执行，并发执行

上面我们说过，NSOperationQueue创建的自定义队列同时具备串行，并发功能，上面我们演示了并发功能，那么其他的串行功能如何实现的？

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为大于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设定的默认最大值。

/**
 设置 MaxConcurrentOperationCount（最大并发操作数）
 */
- (void)addMaxConcurrentOperationCount {
    // 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
  
    // 设置对的并发数
    queue.maxConcurrentOperationCount = 1;  // 串行队列
//    queue.maxConcurrentOperationCount = 2;  // 并行队列
//    queue.maxConcurrentOperationCount = 9;  // 并行队列
  
    // 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---%d---%@",i, [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---%d---%@",i, [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---%d---%@",i, [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---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
}

最大并发操作数为1时输出结果为：

2020-03-18 15:36:57.116058+0800 多线程[15407:981519] 1---0---<NSThread: 0x60000094fbc0>{number = 5, name = (null)}
2020-03-18 15:36:59.120134+0800 多线程[15407:981519] 1---1---<NSThread: 0x60000094fbc0>{number = 5, name = (null)}
2020-03-18 15:37:01.124916+0800 多线程[15407:981519] 2---0---<NSThread: 0x60000094fbc0>{number = 5, name = (null)}
2020-03-18 15:37:03.129369+0800 多线程[15407:981519] 2---1---<NSThread: 0x60000094fbc0>{number = 5, name = (null)}
2020-03-18 15:37:05.131704+0800 多线程[15407:985380] 3---0---<NSThread: 0x600000971cc0>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:37:07.135591+0800 多线程[15407:985380] 3---1---<NSThread: 0x600000971cc0>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:37:09.137144+0800 多线程[15407:981519] 4---0---<NSThread: 0x60000094fbc0>{number = 5, name = (null)}
2020-03-18 15:37:11.138100+0800 多线程[15407:981519] 4---1---<NSThread: 0x60000094fbc0>{number = 5, name = (null)}

最大并发操作数为2时输出结果为：

2020-03-18 15:42:36.240302+0800 多线程[15510:989399] 1---0---<NSThread: 0x600003042800>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:42:36.240325+0800 多线程[15510:989755] 2---0---<NSThread: 0x6000030707c0>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:42:38.245564+0800 多线程[15510:989755] 2---1---<NSThread: 0x6000030707c0>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:42:38.245575+0800 多线程[15510:989399] 1---1---<NSThread: 0x600003042800>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:42:40.248316+0800 多线程[15510:989755] 3---0---<NSThread: 0x6000030707c0>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:42:40.248316+0800 多线程[15510:989815] 4---0---<NSThread: 0x600003078c40>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 15:42:42.250296+0800 多线程[15510:989755] 3---1---<NSThread: 0x6000030707c0>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:42:42.250296+0800 多线程[15510:989815] 4---1---<NSThread: 0x600003078c40>{number = 9, name = (null)}

最大并发操作数为9时输出结果为：

2020-03-18 15:43:52.453101+0800 多线程[15538:990835] 1---0---<NSThread: 0x6000009cf740>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:43:52.453101+0800 多线程[15538:991155] 3---0---<NSThread: 0x6000009e8400>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:43:52.453101+0800 多线程[15538:991154] 2---0---<NSThread: 0x6000009f8d80>{number = 9, name = (null)}
2020-03-18 15:43:52.453101+0800 多线程[15538:991156] 4---0---<NSThread: 0x6000009ecd80>{number = 7, name = (null)}
2020-03-18 15:43:54.458062+0800 多线程[15538:990835] 1---1---<NSThread: 0x6000009cf740>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:43:54.458065+0800 多线程[15538:991156] 4---1---<NSThread: 0x6000009ecd80>{number = 7, name = (null)}
2020-03-18 15:43:54.458110+0800 多线程[15538:991155] 3---1---<NSThread: 0x6000009e8400>{number = 8, name = (null)}
2020-03-18 15:43:54.458112+0800 多线程[15538:991154] 2---1---<NSThread: 0x6000009f8d80>{number = 9, name = (null)}

可以看出：当最大并发操作数为1时，操作是按照顺序串行执行的，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。而且开启线程数量是由系统决定的，不需要我们来管理。

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，取消当前操作对象操作 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。

现有一个需求，有 A，B 两个需求，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。代码如下

/**
 添加操作依赖
 */
- (void)addDependency {
    // 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    
    // 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---%d---%@",i, [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---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
    }];
    
    // 添加依赖
    [op2 addDependency:op1];    // 让 op2依赖于 op1.则先执行 op1，再执行 op2
    
    // 添加操作到队列中
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
}

输出结果为：

2020-03-18 15:56:52.028698+0800 多线程[15645:999754] 1---0---<NSThread: 0x600002cc34c0>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:56:54.030698+0800 多线程[15645:999754] 1---1---<NSThread: 0x600002cc34c0>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:56:56.035021+0800 多线程[15645:999754] 2---0---<NSThread: 0x600002cc34c0>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 15:56:58.040238+0800 多线程[15645:999754] 2---1---<NSThread: 0x600002cc34c0>{number = 3, name = (null)}

可以看出：通过添加操作依赖，无论运行 n 多次，其结果都是 op1先执行，op2后执行。

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
};

上边我们说过：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。

举个例子，现在有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 op2 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的操作，未准备就绪的操作优先级比准备就绪的操作优先级高。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。如果要控制操作间的启动顺序，则必须使用依赖关系。

NSOperation，NSOperationQueue 线程间的通信

在 iOS 开发过程中，我们一般在主线程里边进行 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，需要回到主线程，那么就用到了线程之间的通讯。

/**
 线程间通信
 */
- (void)communication {
    // 创建队列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    
    // 添加操作
    [queue addOperationWithBlock:^{
        // 异步执行耗时操作
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
            NSLog(@"1---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
        }
        
        // 回到主线程
        [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
                NSLog(@"2---%d---%@",i, [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
            }
        }];
    }];
}

输出结果为：

2020-03-18 16:26:54.990224+0800 多线程[15909:1020280] 1---0---<NSThread: 0x6000031bee00>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 16:26:56.992269+0800 多线程[15909:1020280] 1---1---<NSThread: 0x6000031bee00>{number = 3, name = (null)}
2020-03-18 16:26:58.993433+0800 多线程[15909:1020170] 2---0---<NSThread: 0x6000031e10c0>{number = 1, name = main}
2020-03-18 16:27:00.994794+0800 多线程[15909:1020170] 2---1---<NSThread: 0x6000031e10c0>{number = 1, name = main}

可以看出：通过线程间的通信，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。

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。
线程不安全：
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，否则的话就可能影响线程安全。
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。

举个简单例子就是：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40张火车票，有两个售卖火车票的窗口，一个是广州火车票售卖窗口，另一个是龙岩火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票，卖完为止

线程不安全：

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

    _ticketSurplusCount = 40;
  
    // 1.创建 queue1,queue1 代表广州火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
  
    // 2.创建 queue2,queue2 代表龙岩火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;

    // 3.创建卖票操作 op1
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketNotSafe];
    }];
  
    // 4.创建卖票操作 op2
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketNotSafe];
    }];
  
    // 5.添加操作，开始卖票
    [queue1 addOperation:op1];
    [queue2 addOperation:op2];
}  

/**
 售卖火车票
 */
- (void)saleTicketNotSafe {
    while (1) {
        if (_ticketSurplusCount > 0) {
            // 如果还有票，就接着卖)
            _ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", _ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        } else {
            NSLog(@"所有火车票均已售完");
            break;
        }
    }
}

输出结果为：

image.png

可以看出：在不考虑线程安全，不使用加锁情况下，得到的票是错乱的，这样明显不符合我们的需求，所以需要考虑线程安全问题。

线程安全：
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/ge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。

/**
 * 初始化火车票数量、卖票窗口(线程安全)、并开始卖票
 * 线程安全：加锁-NSLock
 */
- (void)initTicketStatusSave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
  
    _ticketSurplusCount = 50;
    _lock = [[NSLock alloc] init];
  
    // 1.创建 queue1,queue1 代表广州火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
  
    // 2.创建 queue2,queue2 代表龙岩火车票售卖窗口
    NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
  
    // 3.创建卖票操作 op1
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketSafe];
    }];
  
    // 4.创建卖票操作 op2
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketSafe];
    }];
  
    // 5.添加操作，开始卖票
    [queue1 addOperation:op1];
    [queue2 addOperation:op2];
}

/**
 售卖火车票
 */
- (void)saleTicketSafe {
    while (1) {
        [_lock lock];
        if (_ticketSurplusCount > 0) {
            // 如果还有票，就接着卖)
            _ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", _ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        }
        [_lock unlock];
      
        if (_ticketSurplusCount <= 0) {
            NSLog(@"所有火车票均已售完");
            break;
        }
    }
}

输出结果为：

image.png

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。即解决了多个线程同步的问题。

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。

NSOperationQueue 常用属性和方法：

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：
1.1 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
1.2 暂停和取消的区别在于：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，所有的操作都清空了，无法再接着执行剩下的操作。

iOS多线程之 NSOperation详解

简介

优势

操作和操作队列

使用步骤

1. 创建操作：

2. 创建队列：

3. 将操作加入到队列中：

NSOperationQueue控制串行执行，并发执行

NSOperation 操作依赖

NSOperation 优先级

那么，什么样的操作才是进入就绪状态的操作呢？

NSOperation，NSOperationQueue 线程间的通信

NSOperation、NSOperationQueue 线程同步和线程安全

NSOperation 常用属性和方法：

NSOperationQueue 常用属性和方法：

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NSOperation 操作依赖

NSOperation 优先级

那么，什么样的操作才是进入就绪状态的操作呢？

NSOperation，NSOperationQueue 线程间的通信

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