iOS开发 - 在实战中挖掘之线程间的通信方式

简介: iOS开发 - 在实战中挖掘之线程间的通信方式

技术这行怎么变的高大上呢?那一定是抛出一个个的专有名词,很多时候,我们在谈论技术的时候,往往忘记了技术本身的作用是什么?我不能说这有多不好,但多少还是会有失偏颇。


今天我们要说的内容是线程间通信,说得直白的点就是子线程完成任务后回主线程刷新UI,或者是多个线程共享数据,产生依赖关系。


我相信这种通信方式但凡是个程序猿就一定在项目中用过,但当换个名字问的时候很多人就一时不知道说的是什么,这让我想起前几天有人问我快捷开发,搞的我一愣,后来了解才知道就是所谓的敏捷开发,什么是敏捷开发?说实话我个人也参与过所谓敏捷开发的项目,还真没感觉和平时的项目有什么区别,最多开发的快一点?哈哈......


言归正传,什么是线程间通信呢?


首先我们要先知道什么是线程,线程分为四种:  


1.pthread:即POSIX Thread,缩写称为Pthread,是线程的POSIX标准,是一套通用的多线程API,可以在Unix/Linux/Windows等平台跨平台使用。iOS中基本不使用。


2.NSThread:苹果封装的面向对象的线程类,可以直接操作线程,比起GCDNSThread效率更高,由程序员自行创建,当线程中的任务执行完毕后,线程会自动退出,程序员也可手动管理线程的生命周期。使用频率较低。


3.GCD:全称Grand Central Dispatch,由C语言实现,是苹果为多核的并行运算提出的解决方案,CGD会自动利用更多的CPU内核,自动管理线程的生命周期,程序员只需要告诉GCD需要执行的任务,无需编写任何管理线程的代码。GCD也是iOS使用频率最高的多线程技术。


4.NSOperation:基于GCD封装的面向对象的多线程技术,常配合NSOperationQueue使用,面向对象,提供了一些GCD所没有的能力,使用频率较高。


除了第一种,余下三种算是我们都比较常用的,我们先来说说简单的线程通信:


1.子线程完成任务后,回到主线程刷新UI


1)NSThread

- (void)viewDidLoad
{
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"xxxxxxx"];
    开启线程,在后台执行图片下载方法
   [self performSelectorInBackground:@selector(downloadImg:) withObject:url];
}
- (void)downloadImg:(NSURL *)url
{
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
    // 回到主线程中执行图片赋值的方法
    [self performSelector:@selector(showImg:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];
}
-(void)showImg:(UIImage *)image
{
    // 刷新UI
    self.imageView.image = image;
}

2)GCD

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL  URLWithString:@"xxxxxxxxxx"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        /*
            异步函数调用, 先执行完其他代码, 再更新UI
            同步函数调用, 先更新UI, 再执行其它代码
            根据具体需要来选择
        */
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
            NSLog(@"Refreshed UI");
        });
        NSLog(@"我位置靠后");
    });

3)NSOperation

    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        NSURL *url  = [NSURL URLWithString:@"xxxxxxx"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        //回主线程刷新UI
        [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
            self.imageView.image = image;
        }];
    }];


2.线程之间相互依赖


有依赖的场景经常会发生在GCD和NSOperation上面,不是说NSThread不行,只是这两种方式更好使用,下面讲讲这两者怎么添加相互依赖:


1)GCD


GCD的依赖一般是一个线程依赖于另一个线程中的某些数据,我们常说的线程安全,比如读写,也可以认为是一种依赖关系,我们一般通过三种方式来做:


ddispatch_group_notify

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_enter(group);
[[WebImageManager sharedManager]downloadImageWithURL:@"xxxxxxxxxx" completed:^(UIImage *image, NSError *error, ImageCacheType cacheType, BOOL finished) {
    dispatch_group_leave(group);
}];
dispatch_group_enter(group);
[[WebImageManager sharedManager]downloadImageWithURL:@"xxxxxxxxxx" completed:^(UIImage *image, NSError *error, ImageCacheType cacheType, BOOL finished) {
    dispatch_group_leave(group);
}];
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
});

dispatch_group_enter(group);和dispatch_group_leave(group);都是成对出现的,一个进,就要一个出,这里也可以选择普通dispath_async来做,总之notify的作用就是形成一个栅栏,把栅栏之前的代码围堵起来执行完毕后再执行栅栏和栅栏之后的代码。

  • 信号量


AFNetworking中就有这么一段运用,创建信号量,执行任务,dispatch_semaphore_signal信号量+1,这时候任务已经在执行,在没有执行完毕时,信号量大于0,所以其他任务无法进入,dispatch_semaphore_wait设置等待时长,当前线程被阻塞,当任务执行完毕后,信号总量-1,此时,其他任务可以进入。


信号量可以用来做并发控制,设置最多允许的可访问临界区域的数量就可以,dispatch_semaphore_create(0),0可以修改。

- (NSArray *)tasksForKeyPath:(NSString *)keyPath {
    __block NSArray *tasks = nil;
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    [self.session getTasksWithCompletionHandler:^(NSArray *dataTasks, NSArray *uploadTasks, NSArray *downloadTasks) {
        if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(dataTasks))]) {
            tasks = dataTasks;
        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(uploadTasks))]) {
            tasks = uploadTasks;
        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(downloadTasks))]) {
            tasks = downloadTasks;
        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(tasks))]) {
            tasks = [@[dataTasks, uploadTasks, downloadTasks] valueForKeyPath:@"@unionOfArrays.self"];
        }
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    }];
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    return tasks;
}

NSOperation


NSOperation中有一种添加依赖的方式,我们来看看代码:

//创建一个队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
//下载第一张图片
__block UIImage *img1 = nil;
NSBlockOperation *opb1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSURL *url  = [NSURL URLWithString:@"xxxxx"];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    img1 = [UIImage imageWithData:data];
}];
//下载第二张图片
__block UIImage *img2 = nil;
NSBlockOperation *opb2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSURL *url  = [NSURL URLWithString:@"xxxxx"];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    img2 = [UIImage imageWithData:data];
}];
//image1和image2合成
NSBlockOperation *opb3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(400, 200));
    [img1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 200)];
    [img2 drawInRect:CGRectMake(200, 0, 200, 200)];
    UIImage *ads = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
    UIGraphicsEndImageContext();
    //回到主线程更新UI
    [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
        self.imageView.image = ads;
    }];
}];
//添加依赖
[opb3 addDependency:opb1];
[opb3 addDependency:opb2];
//添加到队列
[queue addOperation:opb1];
[queue addOperation:opb2];
[queue addOperation:opb3];

简单的线程通信我们说完了,接下来就来说说稍微复杂点的,苹果官方文档给出的线程间通信的方式有以下几种:


Table 1-3  Communication mechanisms

Mechanism

Description

Direct messaging

Cocoa applications support the ability to perform selectors directly on other threads. This capability means that one thread can essentially execute a method on any other thread. Because they are executed in the context of the target thread, messages sent this way are automatically serialized on that thread. For information about input sources, see Cocoa Perform Selector Sources.  

262

Global variables, shared memory, and objects

Another simple way to communicate information between two threads is to use a global variable, shared object, or shared block of memory. Although shared variables are fast and simple, they are also more fragile than direct messaging. Shared variables must be carefully protected with locks or other synchronization mechanisms to ensure the correctness of your code. Failure to do so could lead to race conditions, corrupted data, or crashes.  

Conditions

Conditions are a synchronization tool that you can use to control when a thread executes a particular portion of code. You can think of conditions as gate keepers, letting a thread run only when the stated condition is met. For information on how to use conditions, see Using Conditions.  

Run loop sources

A custom run loop source is one that you set up to receive application-specific messages on a thread. Because they are event driven, run loop sources put your thread to sleep automatically when there is nothing to do, which improves your thread’s efficiency. For information about run loops and run loop sources, see Run Loops.  

Ports and sockets

Port-based communication is a more elaborate way to communication between two threads, but it is also a very reliable technique. More importantly, ports and sockets can be used to communicate with external entities, such as other processes and services. For efficiency, ports are implemented using run loop sources, so your thread sleeps when there is no data waiting on the port. For information about run loops and about port-based input sources, see Run Loops.  

Message queues

The legacy Multiprocessing Services defines a first-in, first-out (FIFO) queue abstraction for managing incoming and outgoing data. Although message queues are simple and convenient, they are not as efficient as some other communications techniques. For more information about how to use message queues, see Multiprocessing Services Programming Guide.

Cocoa distributed objects

Distributed objects is a Cocoa technology that provides a high-level implementation of port-based communications. Although it is possible to use this technology for inter-thread communication, doing so is highly discouraged because of the amount of overhead it incurs. Distributed objects is much more suitable for communicating with other processes, where the overhead of going between processes is already high. For more information, see Distributed Objects Programming Topics.  

按照技术复杂度由低到高排列,其中后两种只能在OS X中使用,我们暂且忽略:


Direct messaging:其实这就是大家最熟悉的perforSelector。


Global variables...:通过全局变量、共享内存等方式,但这种方式会造成资源抢夺,涉及到线程安全问题,所以上面列出的notify和信号量就可以用来解决这种方式。


Conditions:一种特殊的锁--条件锁,当使用条件锁使一个线程等待(wait)时,该线程会被阻塞并进入休眠状态,在另一个线程中对同一个条件锁发送信号(single),则等待中的线程会被唤醒继续执行任务,有点像信号量?


Run loop sources:通过自定义Run loop sources来实现,在AF中就曾使用添加port的方式来使线程保活。


Ports and sockets:通过端口和套接字来实现线程间通讯。


关于NSPort,NSPort有3个子类,NSSocketPort、NSMessagePort、NSMachPort,NSMachPort和NSMessagePort只允许本地(在一样的机器上)通信。NSSocketPort允许本地和远程两种通讯,但是对于本地通信,NSSocketPort会更加耗费资源。创建NSPort对象,可以使用allocWithZone:或port,NSMachPort对象创建例外。所以综上所述,在iOS下只有NSMachPort可用。


使用的方式为接收线程中注册的NSMachPort,在另外的线程中使用此port发送消息,则被注册线程会收到相应消息,最终在主线程里调用某个回调函数。


可以看到,使用NSMachPort的结果为调用了其它线程的1个函数,而这正是performSelector所做的事情,这时候你会发现,NSThread的使用突然高大上起来,由此可见,NSMachPort就有些鸡肋,但这并不妨碍你使用。如果你要线程保活的话,当然还是推荐使用port来做,实际上,port什么都没做,只是起到唤醒runloop的作用。


总结:到这里,线程间通信的方式基本上算是讲全了,只是碍于业务发展,有些并不适合,也并不常用,选择适合业务场景的才是最好的,不要盲目使用,反而会影响性能。

目录
相关文章
|
4天前
|
安全 数据处理 Swift
深入探索iOS开发中的Swift语言特性
本文旨在为开发者提供对Swift语言在iOS平台开发的深度理解,涵盖从基础语法到高级特性的全面分析。通过具体案例和代码示例,揭示Swift如何简化编程过程、提高代码效率,并促进iOS应用的创新。文章不仅适合初学者作为入门指南,也适合有经验的开发者深化对Swift语言的认识。
19 9
|
3天前
|
Android开发 Swift iOS开发
探索安卓与iOS开发的差异和挑战
【10月更文挑战第37天】在移动应用开发的广阔舞台上,安卓和iOS这两大操作系统扮演着主角。它们各自拥有独特的特性、优势以及面临的开发挑战。本文将深入探讨这两个平台在开发过程中的主要差异,从编程语言到用户界面设计,再到市场分布的不同影响,旨在为开发者提供一个全面的视角,帮助他们更好地理解并应对在不同平台上进行应用开发时可能遇到的难题和机遇。
|
1天前
|
iOS开发 开发者
探索iOS开发中的SwiftUI框架
【10月更文挑战第39天】在苹果的生态系统中,SwiftUI框架以其声明式语法和易用性成为开发者的新宠。本文将深入SwiftUI的核心概念,通过实际案例展示如何利用这一框架快速构建用户界面,并探讨其对iOS应用开发流程的影响。
|
4天前
|
JSON 前端开发 API
探索iOS开发之旅:打造你的第一个天气应用
【10月更文挑战第36天】在这篇文章中,我们将踏上一段激动人心的旅程,一起构建属于我们自己的iOS天气应用。通过这个实战项目,你将学习到如何从零开始搭建一个iOS应用,掌握基本的用户界面设计、网络请求处理以及数据解析等核心技能。无论你是编程新手还是希望扩展你的iOS开发技能,这个项目都将为你提供宝贵的实践经验。准备好了吗?让我们开始吧!
|
8天前
|
监控 算法 iOS开发
深入探索iOS函数调用栈:符号化与性能调优实战
在iOS开发中,理解函数调用栈对于性能调优和问题排查至关重要。函数调用栈记录了程序执行过程中的函数调用顺序,通过分析调用栈,我们可以识别性能瓶颈和潜在的代码问题。本文将分享iOS函数调用栈的基本概念、符号化过程以及如何利用调用栈进行性能调优。
26 2
|
9天前
|
设计模式 前端开发 Swift
探索iOS开发:从初级到高级的旅程
【10月更文挑战第31天】在这篇文章中,我们将一起踏上iOS开发的旅程。无论你是初学者还是有经验的开发者,这篇文章都将为你提供有价值的信息和技巧。我们将从基础开始,逐步深入到更高级的技术和概念。让我们一起探索iOS开发的世界吧!
|
7天前
|
存储 数据可视化 Swift
探索iOS开发之旅:从新手到专家
【10月更文挑战第33天】在这篇文章中,我们将一起踏上一场激动人心的iOS开发之旅。无论你是刚刚入门的新手,还是已经有一定经验的开发者,这篇文章都将为你提供宝贵的知识和技能。我们将从基础的iOS开发概念开始,逐步深入到更复杂的主题,如用户界面设计、数据存储和网络编程等。通过阅读这篇文章,你将获得成为一名优秀iOS开发者所需的全面技能和知识。让我们一起开始吧!
|
8天前
|
移动开发 Java Android开发
探索Android与iOS开发的差异性与互联性
【10月更文挑战第32天】在移动开发的大潮中,Android和iOS两大平台各领风骚。本文将深入浅出地探讨这两个平台的开发差异,并通过实际代码示例,展示如何在各自平台上实现相似的功能。我们将从开发环境、编程语言、用户界面设计、性能优化等多个角度进行对比分析,旨在为开发者提供跨平台开发的实用指南。
29 0
|
1月前
|
Java Android开发 Swift
安卓与iOS开发对比:平台选择对项目成功的影响
【10月更文挑战第4天】在移动应用开发的世界中,选择合适的平台是至关重要的。本文将深入探讨安卓和iOS两大主流平台的开发环境、用户基础、市场份额和开发成本等方面的差异,并分析这些差异如何影响项目的最终成果。通过比较这两个平台的优势与挑战,开发者可以更好地决定哪个平台更适合他们的项目需求。
109 1