iOS Principle：Thread（上）-阿里云开发者社区

方便记忆：

进程和线程：进程是饭馆、线程是工作人员
线程的执行：1个线程中任务的执行是串行的
多线程并发执行：CPU快速地在多条线程之间调度
iOS 多线程

pthread：c语言的通用api，跨平台、难度大、非自动管理生命周期
NSThread：面向对象的非自动管理生命周期
GCD：利用设备的多核自动管理生命周期
NSOperation、NSOperationQueue：封装GCD，加强依赖关系、监控状态、并发管理

常用安全锁：@synchronized{}、[self.lock lock]

一.相关概念

1.1 进程

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序。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。

1.2 线程

线程和进程的关系

1个进程要想执行任务，必须得有线程（每1个进程至少要有1条线程），线程是进程的基本执行单元，一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行。

线程内部是串行执行的？

1个线程中任务的执行是串行的，如果要在1个线程中执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务。也就是说，在同一时间内，1个线程只能执行1个任务。

1.3 多线程

即1个进程中可以开启多条线程，每条线程可以并行（同时）执行不同的任务。比如同时开启3条线程分别下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）。

多线程并发执行的原理？

在同一时间里，CPU只能处理1条线程，只有1条线程在工作（执行）。多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换），如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象。

多线程的优缺点？

优点：

1）能适当提高程序的执行效率。
2）能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）

缺点：

1）开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，主线程占用1M，子线程占用512KB），如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能。
2）线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大。
3）程序设计更加复杂：比如线程之间的通信、多线程的数据共享

1.4 多线程在 iOS 开发中的应用

iOS 的主线程？

一个 iOS 程序运行后，默认会开启1条线程，称为“主线程”或“UI线程”，用于刷新显示UI,处理UI事件。

不要将耗时操作放到主线程中去处理，会卡住线程。

iOS 的多线程？

1）第一种：pthread

特点：

一套通用的多线程API
适用于Unix\Linux\Windows等系统
跨平台\可移植
使用难度大

使用语言：c语言

使用频率：几乎不用

线程生命周期：由程序员进行管理

2）第二种：NSThread

特点：

使用更加面向对象
简单易用，可直接操作线程对象

使用语言：OC语言

使用频率：偶尔使用

线程生命周期：由程序员进行管理

3）第三种：GCD

特点：

旨在替代NSThread等线程技术
充分利用设备的多核(自动)

使用语言：OC语言

使用频率：经常使用

线程生命周期：自动管理

4）第四种：NSOperation

特点：

基于GCD（底层是GCD）
比GCD多了一些更简单实用的功能
使用更加面向对象

对比 GCD 的优点：

在NSOperationQueue中，可以建立各个NSOperation之间的依赖关系
有KVO，可以监测operation是否正在执行（isExecuted）、是否结束（isFinished），是否取消（isCanceld）
NSOperationQueue可以方便的管理并发、NSOperation之间的优先级

使用语言：OC语言

使用频率：经常使用

线程生命周期：自动管理

二.代码示例

由于要使用一些 c 来演示，先说明些规范，防懵逼 😳

1.在c语言中，没有对象的概念，对象类型是以-t/Ref结尾的;
2.c语言中的void * 和OC的id是等价的;
3.在混合开发时，如果在 C 和 OC 之间传递数据，需要使用 __bridge 进行桥接，桥接的目的就是为了告诉编译器如何管理内存，MRC 中不需要使用桥接;
4.在 OC 中，如果是 ARC 开发，编译器会在编译时，根据代码结构，自动添加 retain/release/autorelease。但是，ARC 只负责管理 OC 部分的内存管理，而不负责 C 语言代码的内存管理。因此，开发过程中，如果使用的 C 语言框架出现retain/create/copy/new 等字样的函数，大多都需要 release，否则会出现内存泄漏。

2.1 pthread 基本使用

需要引入 pthread 头文件

#import <pthread.h>

使用 pthread_create 方法

/**
pthread_create(<#pthread_t  _Nullable *restrict _Nonnull#>, <#const pthread_attr_t *restrict _Nullable#>, <#void * _Nullable (* _Nonnull)(void * _Nullable)#>, <#void *restrict _Nullable#>)
参数：
1.指向线程标识符的指针，C 语言中类型的结尾通常 _t/Ref，而且不需要使用 *;
2.用来设置线程属性;
3.指向函数的指针,传入函数名(函数的地址)，线程要执行的函数/任务;
4.运行函数的参数;
*/

完整代码

{
    //1.创建线程对象
    pthread_t thread;
    //2.创建线程
    NSString *param = @"参数";
    int result = pthread_create(&thread, NULL, task, (__bridge void *)(param));
    result == 0?NSLog(@"success"):NSLog(@"failure");
    //3.设置子线程的状态设置为detached,则该线程运行结束后会自动释放所有资源，或者在子线程中添加 pthread_detach(pthread_self()),其中pthread_self()是获得线程自身的id
    pthread_detach(thread);
}
void *task(void * param) {
    //在此做耗时操作
    NSLog(@"new thread : %@  参数是: %@",[NSThread currentThread],(__bridge NSString *)(param));
    return NULL;
}

2.2 NSThread 基本使用

1.1）第一种创建线程的方式：alloc init.

特点：需要手动开启线程，可以拿到线程对象进行详细设置

第一个参数：目标对象
第二个参数：选择器，线程启动要调用哪个方法
第三个参数：前面方法要接收的参数（最多只能接收一个参数，没有则传nil）

NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:@"wendingding"];
//启动线程
[thread start];

1.2）第二种创建线程的方式：分离出一条子线程

特点：自动启动线程，无法对线程进行更详细的设置

第一个参数：线程启动调用的方法
第二个参数：目标对象
第三个参数：传递给调用方法的参数

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:@"我是分离出来的子线程"];

1.3）第三种创建线程的方式：后台线程

特点：自动启动县城，无法进行更详细设置

[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:@"我是后台线程"];

2）常用的控制线程方法

为线程命名，以便区分

//设置线程的名称
thread.name = @"线程A";

设置优先级，取值范围为0.0~1.0之间，1.0表示线程的优先级最高,如果不设置该值，那么理想状态下默认为0.5

//设置线程的优先级
thread.threadPriority = 1.0;

退出当前线程

//退出当前线程
[NSThread exit];

线程的各种状态：新建-就绪-运行-阻塞-死亡，阻塞线程方法来了

[NSThread sleepForTimeInterval:2.0]; //阻塞线程
[NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2.0]]; //阻塞线程
//注意：线程死了不能复生

3）线程安全

前提：多个线程访问同一块资源会发生数据安全问题
解决方案：加互斥锁
相关代码：@synchronized(self){}
专业术语-线程同步
原子和非原子属性（是否对setter方法加锁）

死锁：是指两个或两个以上的进程在执行过程中，因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。

产生死锁的四个必要条件：

互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
占有且等待：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
不可强行占有:进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
循环等待条件:若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。

产生死锁的原因主要是：

因为系统资源不足。
进程运行推进的顺序不合适。
资源分配不当等。

售票员售票问题

@interface NSThreadSafeViewController ()
//三只售票员🐱🐶🐭
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread01;
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread02;
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread03;
//总票数
@property(nonatomic, assign) NSInteger totalticket;
@end
@implementation NSThreadSafeViewController
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //假设有10张票
    self.totalticket = 10;
    //创建线程
    self.thread01 =  [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread01.name = @"小🐱";
    self.thread02 =  [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread02.name = @"小🐶";
    self.thread03 =  [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];
    self.thread03.name = @"小🐭";
}
- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    //启动线程
    [self.thread01 start];
    [self.thread02 start];
    [self.thread03 start];
}
//售票
- (void)saleTicket {
    while (1) {
        //2.加互斥锁
        @synchronized(self) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.03];
            //1.先查看余票数量
            NSInteger count = self.totalticket;
            if (count > 0) {
                self.totalticket = count - 1;
                NSLog(@"%@卖出去了一张票,还剩下%zd张票",[NSThread currentThread].name,self.totalticket);
            } else {
                NSLog(@"%@发现当前票已经买完了--",[NSThread currentThread].name);
                break;
            }
        }
    }
}

运行结果

4）NSThread 线程间通信（子线程加载图片完成通知主线程更新UI）

- (void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event {
    //开启一条子线程来下载图片
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadImage) toTarget:self withObject:nil];
}
- (void)downloadImage {
    //1.确定要下载网络图片的url地址，一个url唯一对应着网络上的一个资源
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p6.qhimg.com/t01d2954e2799c461ab.jpg"];
    //2.根据url地址下载图片数据到本地（二进制数据
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    //3.把下载到本地的二进制数据转换成图片
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
    //4.回到主线程刷新UI
    //4.1 第一种方式
    //    [self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
    //4.2 第二种方式
    //    [self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
    //4.3 第三种方式
    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];
}

5）特殊用法（计算代码段的执行时间）

NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p6.qhimg.com/t01d2954e2799c461ab.jpg"];
//第一种方法
NSDate *start = [NSDate date];
//2.根据url地址下载图片数据到本地（二进制数据）
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
NSDate *end = [NSDate date];
NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",[end timeIntervalSinceDate:start]);
//第二种方法
CFTimeInterval start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
CFTimeInterval end = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",end - start);