在IOS中使用多線程

2019-11-09 16:37:27

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多線程是一個比較輕量級的方法來實現單個應用程序內多個代碼執行路徑。在系統級別內，程序并排執行，程序分配到每個程序的執行時間是基于該程序的所需時間和其他程序的所需時間來決定的。然而，在每個程序內部，存在一個或者多個執行線程，它同時或在一個幾乎同時發生的方式里執行不同的任務。概要提示： iphone中的線程應用并不是無節制的，官方給出的資料顯示，iPhone OS下的主線程的堆棧大小是1M，第二個線程開始就是512KB，并且該值不能通過編譯器開關或線程API函數來更改，只有主線程有直接修改UI的能力一、線程概述有些程序是一條直線，起點到終點——如簡單的hello world，運行打印完，它的生命周期便結束了，像是曇花一現。有些程序是一個圓，不斷循環直到將它切斷——如操作系統，一直運行直到你關機。一個運行著的程序就是一個進程或者叫做一個任務，一個進程至少包含一個線程，線程就是程序的執行流。 Mac和IOS中的程序啟動，創建好一個進程的同時，一個線程便開始運作，這個線程叫做主線程。主線成在程序中的位置和其他線程不同，它是其他線程最終的父線程，且所有的界面的顯示操作即AppKit或UIKit的操作必須在主線程進行。系統中每一個進程都有自己獨立的虛擬內存空間，而同一個進程中的多個線程則公用進程的內存空間。每創建一個新的進成，都需要一些內存（如每個線程有自己的stack空間）和消耗一定的CPU時間。當多個進成對同一個資源出現爭奪的時候需要注意線程安全問題創建線程創建一個新的線程就是給進程增加一個執行流，所以新建一個線程需要提供一個函數或者方法作為線程的進口。 1.使用NSThread NSThread提供了創建線程的路徑，還可以提供了監測當前線程是否是主線程的方法使用NSThread創建一個新的線程有兩種方式： 1.創建一個NSThread的對象，調用Start方法——使用一個目標對象的方法初始化一個NSThread對象，或者創建一個繼承自NSThread的子類，實現起main方法？，然后在直接創建這個子類的對象。 2.使用detachNewThreadSelector：toTarget：withObject：這個類方法創建一個子線程，這個比較直接，直接使用目標對象的方法作為線程啟動入口 2.使用NSObject 使用NSObject直接就加入了對多線程的支持，允許對象的某個方法在后臺運行。

[my0bj performSelectorInBackground:@selector（doSomething） withObject:nil];

3.POSIX Thread 由于Mac和IOS都是基于Darwin系統，Darwin系統的UNX內核，是基于mach和BSD的，繼承了BSD的POSIX接口，所以可以直接使用POSIX線程的相關接口開實現線程創建線程的接口為 pthread_create, 當然在創建線程之前可以創建好相關線程的屬性 —————————————————————————————————————— NSOperation&NSOperationQueue 很多時候我們使用多線程，需要控制線程的并發數，畢竟線程也是需要消耗系統資源的，當程序中同時運行的線程過多時，系統必然變慢，所以很多時候我們會控制同時運行線程的數目 NSOperation可以封裝我們的操作，然后將創建好的NSOperation對象放到NSOperationQueue隊列中，OperationQueue便開始啟動新的線程去執行隊列中的操作，OperationQueue的并發數時可以通過如下方式進行設置的： - (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)count GCD時Grand central Dispatch的縮寫，是一系列BSD層面的接口。在mac10.6和IOS4.0以后才引入的且現在NSOperation和NSOperationQueue的多線程的實現就是基于GCD的。目前這個特性也被移植到 FreeBSD上了，可以查看libdispatch這個開源項目。

dispatch_queue_t imageDownloadQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

當然，GCD除了處理多線程外還有很多非常好的功能，其建立在強大的kqueue之上，效率也能夠得到保障。前言在多線程簡介中，我已經說明過了，為了提高界面的流暢度以及用戶體驗。我們務必要把耗時的操作放到別的線程中去執行，千萬不要阻塞主線程。下面小編給大家帶來三種ios多線程編程方法： NSThread Grand Centeral Dispatch(GCD) NSOperation和NSOperationQueue 1.NSThread 這是最輕量級的多線程的方法，使用起來最直觀的多線程編程方法。但是因為需要自己管理線程的生命周期，線程同步。經常使用NSThread進行調試，在實際項目中不推薦使用。

//獲取當前線程NSThread *current = [NSThread currentThread];//獲取主線程NSThread *main = [NSThread mainThread];NSLog(@"當前線程 --- %@",current);NSLog(@"主線程 --- %@",main);

控制臺輸出結果： 2015-11-22 22:30:29.572 多線程demo[1289:2925847] 當前線程 — {number = 1, name = main} 2015-11-22 22:30:29.572 多線程demo[1289:2925847] 主線程 — {number = 1, name = main} 從結果我們看出當前的線程就是主線程， number 相當于線程的id, name 是線程的名稱,主線程的number就是1 阻塞線程：

//阻塞線程3秒[NSThread sleepForTimeInterval:3];[NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:3]];

2.GCD(Grand Central Dispatch) GCD是基于C語言底層API實現的一套多線程并發機制，非常的靈活方便，在實際的開發中使用很廣泛。簡單來說CGD就是把操作放在隊列中去執行。你只需定義好操作和隊列就可以了，不需要直接控制線程的創建和銷毀，線程的生命周期由隊列來管理。隊列：負責操作的調度和執行，有先進先出(FIFO)的特點。也就是說先加入隊列的操作先執行，后加入的后執行。隊列有兩種：串行隊列：隊列中的操作只會按順序執行，你可以想象成單窗口排隊。

并行隊列：隊列中的操作可能會并發執行，這取決與操作的類型，你可以想象成多窗口排隊。

//創建串行隊列dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("my_serial_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);//創建并行隊列dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("my_concurrent_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

my_serial_queue和my_concurrent_queue是隊列的名字標簽，為了與其他的隊列區分，在一個項目里面必須是唯一的。 DISPATCH_QUEUE_SERIAL表示串行隊列 DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT表示并行隊列操作同樣也分兩種類型：同步操作：只會按順序執行，執行順序是確定的。異步操作：在串行隊列中執行順序確定，在并行隊列中執行順序不確定使用block來定義操作要執行的代碼，q是已經定義好的，操作要加入的隊列

//定義同步操作dispatch_sync(q, ^{ //要執行的代碼 });//定義異步操作dispatch_async(q, ^{ //要執行的代碼 });

下面我們看一下同步，異步操作加入到串行和并行隊列里面，執行的順序和特點：1.同步操作不管加入到何種隊列，只會在主線程按順序執行

dispatch_queue_t q_serial = dispatch_queue_create("my_serial_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch_queue_t q_concurrent = dispatch_queue_create("my_concurrent_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);for (int i = 0; i < 5; ++i) { dispatch_sync(q_serial, ^{ NSLog(@"串行隊列里的同步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i); });}for (int i = 0; i < 5; ++i) { dispatch_sync(q_concurrent, ^{ NSLog(@"并行隊列里的同步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i); });}

下面是控制臺輸出結果： 2015-11-23 00:40:36.862 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 0 2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 1 2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 2 2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 3 2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 4 2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 0 2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 1 2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 2 2015-11-23 00:40:36.864 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 3 2015-11-23 00:40:36.864 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 {number = 1, name = main} 4 2.異步操作只在非主線程的線程執行，在串行隊列中異步操作會在新建的線程中按順序執行。

dispatch_queue_t q_serial = dispatch_queue_create("my_serial_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);for(int i = 0; i < 5; ++i){ dispatch_async(q_serial, ^{ NSLog(@"串行隊列 -- 異步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i); });}

因為是異步操作，所以會新建一個線程。又因為加入到串行隊列中，所以所有的操作只會按順序執行。 2015-11-23 01:03:22.372 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 – 異步任務 {number = 2, name = (null)} 0 2015-11-23 01:03:23.373 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 – 異步任務 {number = 2, name = (null)} 1 2015-11-23 01:03:24.374 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 – 異步任務 {number = 2, name = (null)} 2 2015-11-23 01:03:25.375 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 – 異步任務 {number = 2, name = (null)} 3 2015-11-23 01:03:26.376 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 – 異步任務 {number = 2, name = (null)} 4 3.異步操作，并行隊列

dispatch_queue_t q_concurrent = dispatch_queue_create("my_concurrent_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);for(int i = 0; i < 5; ++i){ dispatch_async(q_concurrent, ^{ NSLog(@"并行隊列 -- 異步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i); });}

理論上并行隊列會給每一個異步操作新建線程，然后讓所有的任務并發執行。但是實際上系統能創建的線程數量是有限的，當創建的線程達到最大線程數以后，后面的異步操作就需要等待前面的操作執行完畢才能得到執行。哪個線程操作執行完畢，就把等待的異步任務安排到哪個線程。直到所有的操作執行完畢。你可以把上述代碼的循環次數改成5000就可以觀察到此現象。 2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634728] 并行隊列 – 異步任務 {number = 4, name = (null)} 3 2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634724] 并行隊列 – 異步任務 {number = 3, name = (null)} 0 2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634726] 并行隊列 – 異步任務 {number = 5, name = (null)} 2 2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634725] 并行隊列 – 異步任務 {number = 2, name = (null)} 1 2015-11-23 01:14:15.285 01.GCD演練[2165:3634729] 并行隊列 – 異步任務 {number = 6, name = (null)} 4 3.NSOperation & NSOperationQueue 雖然GCD的功能已經很強大了，但是它使用的API依然是C語言的。在某些時候，在面向對象的objective-c中使用起來非常的不方便和不安全。所以蘋果公司把GCD中的操作抽象成NSOperation對象，把隊列抽象成NSOperationQueue對象。

抽象為NSOperation & NSOperationQueue以后的好處有一下幾點：代碼風格統一了，我們不用在面向對象的objective-C中寫面對過程的C語言代碼了。我們知道在GCD中操作的執行代碼都是寫在匿名的block里面，那么我們很難做到給操作設置依賴關系以及取消操作。這些功能都已經封裝到NSOperation對象里面了。^-^ NSOperationQueue對象比GCD中隊列更加的強大和靈活，比如：設置并發操作數量，取消隊列中所有操作。 NSOperation分為NSInvocationOperation和NSBlockOperation NSInvocationOperation的使用

//首先定義一個NSOperationQueue對象NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@"這里可以穿參數"];[queue addOperation:op];//把操作加入隊列中即開始執行- (void)operationAction:(id)obj{ NSLog(@"%@ - obj : %@", [NSThread currentThread], obj);}

輸出為： 2015-11-23 02:55:19.067 多線程demo[2604:3686934] {number = 2, name = (null)} - obj : 這里可以穿參數 NSBlockOperation的使用

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ [self operationAction:@"這是NSBlockOperation"];}];[queue addOperation:op];

輸出為： 2015-11-23 02:56:11.812 多線程demo[2617:3687872] {number = 2, name = (null)} - obj : 這是NSBlockOperation 設置依賴關系(執行順序)

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@"op1"];NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@"op2"];//op2在op1之后執行[op2 addDependency:op1];//這里需要注意，一定要在addOperation之前設置依賴關系 [queue addOperation:op1];[queue addOperation:op2];

輸出為： 2015-11-23 02:57:40.283 多線程demo[2661:3689737] {number = 2, name = (null)} - obj : op1 2015-11-23 02:57:40.284 多線程demo[2661:3689737] {number = 2, name = (null)} - obj : op2 沒有設置依賴關系的輸出： 2015-11-23 03:00:45.939 多線程demo[2709:3692307] {number = 2, name = (null)} - obj : op2 2015-11-23 03:00:45.939 多線程demo[2709:3692308] {number = 3, name = (null)} - obj : op1 到這里你應該發現了，在NSOperation & NSOperationQueue中，我們不需要再像GCD那樣定義操作的類型和隊列的類型和控制操作的執行順序了，你只需要直接設定操作的執行順序就可以了。

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