关于多线程

• 概念:

• 同一个进程中同时开启多个线程，每条线程执行不同的任务。

• 本质：速度快

• 同一时间，CPU只能处理一条线程，意味着只有一条线程在执行。
• CPU以人类难以察觉的速度在不同的线程之间切换，造成多条线程并发执行的假象。
• 如果线程非常非常多，CPU切换频繁，消耗大量资源，线程执行效率降低。

• 优点:

• 多条线程同时（并发）执行，提高程序的执行效率。
• 提高资源利用率，包括CPU、内存等。

• 缺点

• 开启新线程会占用一定内存，线程过多会降低性能。
• 2.程序设计更加复杂，比如线程之间的通信、多条线程的数据共享。

• 附:本文目录

  
  iOS多线程.png

一、基本概念

• 进程

• 可以理解成一个运行中的应用程序，是系统进行资源分配和调度的基本单位，是操作系统结构的基础，主要管理资源。
• 每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内。

• 线程

• 线程是进程的基本执行单元，即进程想要执行任务，必须得有线程。
• 程序执行流的最小单元，线程是进程中的一个实体。

• 同步线程

• 在当前线程内按照创建的先后顺序依次执行，不开启新线程。

• 异步线程

• 在当前线程内开启多个新的线程，同时运行，无先后关系。

• 队列

• 装载线程任务的队形结构。

• 并发

• 线程执行可以同时一起进行执行。

• 串行

• 线程执行只能依次逐一先后有序的执行。

• 线程通讯

• 在一个进程中，通常有多个线程，线程不是孤立存在的，线程之前需要"沟通交流"。

注意点

• 一个进程可有多个线程。
• 一个进程可有多个队列。
• 队列可分并发队列和串行队列。

二、创建方式

• NSThread

• 每个NSThread对象对应一个线程，真正最原始的线程。

• 优点

• NSThread 轻量级最低，相对简单。
• 可直接操作线程对象。

• 缺点

• 手动管理所有的线程活动，如生命周期、线程同步、睡眠等。

• NSOperation

• 自带线程管理的抽象类。

• 优点

• 自带线程周期管理，操作上可更注重自己逻辑。

• 缺点

• 面向对象的抽象类，只能实现它或者使用它定义好的两个子类：NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation。

• GCD

*Grand Central Dispatch是由苹果开发的一个多核编程的解决方案。iOS4.0+才能使用。

• 优点

• 最高效，避开并发陷阱。
• 苹果官方推荐使用。
• 使用比上面2种更为简单。
• 性能更好，GCD自动根据系统负载来增减线程数量，这就减少了上下文切换以及增加了计算效率。
• 开发者只需要告诉 GCD 想要如何执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码。

• 缺点

• 基于C实现。

三、如何选择

• 简单而安全的选择NSOperation实现多线程即可。
• 处理大量并发数据，又追求性能效率的选择GCD。
• NSThread本人选择基本上是在做些小测试上使用。
• 个人推荐使用gcd。

四、生命周期

• 无论使用哪种方式创建的线程，在正常情况下它的生命周期都是一样的。

  
  状态示意图.png

• 概念
  新建：实例化线程对象

• 就绪：向线程对象发送start消息，线程对象被加入可调度线程池等待CPU调度。
• 运行：CPU 负责调度可调度线程池中线程的执行。线程执行完成之前，状> * 态可能会在就绪和运行之间来回切换。就绪和运行之间的状态变化由CPU负> * 责，程序员不能干预。
• 阻塞：当满足某个预定条件时，可以使用休眠或锁，阻塞线程执行。sleepForTimeInterval（休眠指定时长），sleepUntilDate（休眠到指定日期），@synchronized(self)：（互斥锁）。
• 死亡：正常死亡，线程执行完毕。非正常死亡，当满足某个条件后，在线程> * 内部中止执行/在主线程中止线程对象
• 还有线程的exit和cancel
• [NSThread exit]：一旦强行终止线程，后续的所有代码都不会被执行。
• [thread cancel]取消：并不会直接取消线程，只是给线程对象添加 isCancelled 标记。

五、使用方法(详细介绍GCD的使用方法)

• NSThread 创建线程

    //动态创建线程
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadAction:) object:@"one"];
    thread.threadPriority = 1;
    [thread start];
    
    //静态创建线程
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(threadAction:) toTarget:self withObject:@"two"];
    
    //隐式创建线程
    [self performSelectorInBackground:@selector(threadAction:) withObject:@"three"];

   //响应方法
    -(void)threadAction:(id)object
    {
        NSLog(@"object = %@",object);
    }

• 线程通讯

//在指定线程上执行操作
[self performSelector:@selector(threadAction:) onThread:thread withObject:nil waitUntilDone:YES]; 
//在主线程上执行操作
[self performSelectorOnMainThread:@selector(threadAction:) withObject:nil waitUntilDone:YES]; 
//在当前线程执行操作
[self performSelector:@selector(threadAction:) withObject:nil];

• NSOperation

//NSInvocationOperation创建线程。
NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadAction:) object:@"six"];
//[invocationOperation start];//直接会在当前线程主线程执行
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
[queue addOperation:invocationOperation];

GCD

1.任务和队列

• 1.1 任务

• 就是执行操作的意思，换句话说就是你在线程中执行的那段代码。在 GCD 中是放在 block 中的。
• 执行任务有两种方式：同步执行（sync）和异步执行（async）。两者的主要区别是：是否等待队列的任务执行结束，以及是否具备开启新线程的能力。

同步执行（sync）：
    * 同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待,直到队列里面的任务完成之后再继续执行。
    * 只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。
异步执行（async）：
    * 异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。
    * 可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力。

1.2 队列

• 这里的队列指执行任务的等待队列，即用来存放任务的队列。队列是一种特殊的线性表，采用 FIFO（先进先出）的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。
• 在 GCD 中有两种队列：串行队列和并发队列。两者都符合 FIFO（先进先出）的原则。两者的主要区别是：执行顺序不同，以及开启线程数不同。

串行队列（Serial Dispatch Queue）：
     * 每次只有一个任务被执行。让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
     * 对于串行队列，GCD 提供了的一种特殊的串行队列：主队列（Main Dispatch Queue）,所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行。
并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：
     * 可以让多个任务并发（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）
注意：并发队列的并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效
     * 对于并发队列，GCD 默认提供了全局并发队列（Global Dispatch Queue）。

2. GCD使用步骤

• 创建一个队列（串行队列或并发队列）
• 将任务追加到任务的等待队列中，然后系统就会根据任务类型执行任务（同步执行或异步执行）

3. 队列的创建

• 可以使用dispatch_queue_create来创建队列，需要传入两个参数，第一个参数表示队列的唯一标识符，用于 DEBUG，可为空，Dispatch Queue 的名称推荐使用应用程序 ID 这种逆序全程域名；第二个参数用来识别是串行队列还是并发队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL 表示串行队列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并发队列。

// 串行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并发队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

4. 任务的创建

• GCD 提供了同步执行任务的创建方法dispatch_sync和异步执行任务创建方法dispatch_async。

// 同步执行任务创建方法
dispatch_sync(queue, ^{
    // 这里放同步执行任务代码
});
// 异步执行任务创建方法
dispatch_async(queue, ^{
    // 这里放异步执行任务代码
});

5. 基本使用

组合方式对比.png

• 同步执行 + 并发队列

  
  同步执行 + 并发队列.png
  

  从上图可以看出:

• 所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，没有开启新的线程（同步执行不具备开启新线程的能力）。
• 所有任务都在打印的syncConcurrent---begin和syncConcurrent---end之间执行的（同步任务需要等待队列的任务执行结束）。
• 任务按顺序执行的。按顺序执行的原因：虽然并发队列可以开启多个线程，并且同时执行多个任务。但是因为本身不能创建新线程，只有当前线程这一个线程（同步任务不具备开启新线程的能力），所以也就不存在并发。而且当前线程只有等待当前队列中正在执行的任务执行完毕之后，才能继续接着执行下面的操作（同步任务需要等待队列的任务执行结束）。所以任务只能一个接一个按顺序执行，不能同时被执行。
• 特点：在当前线程中执行任务，不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务。

• 异步执行 + 并发队列

  
  异步执行 + 并发队列.png

从上图可以看出:

• 除了当前线程（主线程），系统又开启了3个线程，并且任务是交替/同时执行的。（异步执行具备开启新线程的能力。且并发队列可开启多个线程，同时执行多个任务）。
• 所有任务是在打印的syncConcurrent---begin和syncConcurrent---end之后才执行的。说明当前线程没有等待，而是直接开启了新线程，在新线程中执行任务（异步执行不做等待，可以继续执行任务）。
• 特点：可以开启多个线程，任务交替（同时）执行。

• 同步执行 + 串行队列

  
  同步执行 + 串行队列.png

从上图可以看出:

• 所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，并没有开启新的线程（同步执行不具备开启新线程的能力）。
• 所有任务都在打印的syncConcurrent---begin和syncConcurrent---end之间执行（同步任务需要等待队列的任务执行结束）。
• 任务是按顺序执行的（串行队列每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。
• 特点：不会开启新线程，在当前线程执行任务。任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。

• 异步执行 + 串行队列

  
  异步执行 + 串行队列.png
  

  从上图可以看出:

• 开启了一条新线程（异步执行具备开启新线程的能力，串行队列只开启一个线程）。
• 所有任务是在打印的syncConcurrent---begin和syncConcurrent---end之后才开始执行的（异步执行不会做任何等待，可以继续执行任务）。
• 任务是按顺序执行的（串行队列每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。
• 特点：会开启一条新线程，但是因为任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。

结尾

• 以上纯属个人观点，如有不对欢迎指出。