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iOS开发之多线程

简介:

1多线程概念

进程

正在进行中的程序被称为进程,负责程序运行的内存分配。每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间。 

线程

线程是进程中一个独立的执行路径(控制单元)

一个进程中至少包含一条线程,即主线程

可以将耗时的执行路径(如:网络请求)放在其他线程中执行

创建线程的目的就是为了开启一条新的执行路径,运行指定的代码,与主线程中的代码实现同时运行。

 

栈区:主线程栈区的1M,非常非常宝贵。一个进程,至少有一个线程(主线程),不能杀掉一个线程!但是可以暂停、休眠。

2、多任务系统调度示意图

 

说明:每个应用程序由操作系统分配的短暂的时间片(Timeslice)轮流使用CPU,由于CPU对每个时间片的处理速度非常快,因此,用户看来好像这些任务在同时执行的。

并发:指两个或多个任务在同一时间间隔内发生,但是,在任意一个时刻点上,CPU只会处理一个任务。

3、优势、弊端以及误区

优势:

(1) 充分发挥多核处理器优势,将不同线程任务分配给不同的处理器,真正进入“并行运算”状态

(2) 将耗时的任务分配到其他线程执行,由主线程负责统一更新界面会使应用程序更加流畅,用户体验更好

(3) 当硬件处理器的数量增加,程序会运行更快,而程序无需做任何调整

弊端:

新建线程会消耗内存空间和CPU时间,线程太多会降低系统的运行性能

误区:

多线程技术是为了并发执行多项任务,不会提高单个算法本身的执行效率

4iOS的三种多线程技术

NSThread

(1) 使用NSThread对象建立一个线程非常方便

(2) 但是!要使用NSThread管理多个线程非常困难,不推荐使用

(3) 技巧!使用[NSThread currentThread]获得任务所在线程,适用于这三种技术

(4) 使线程休眠0.3秒:[NSThread sleepForTimeInterval:0.3f];

NSOperation/NSOperationQueue

(1)是使用GCD实现的一套Objective-C的API

(2)是面向对象的线程技术

(3)提供了一些在GCD中不容易实现的特性,如:限制最大并发数量、操作之间的依赖关系

GCD —— Grand Central Dispatch

(1)是基于C语言的底层API

(2)用Block定义任务,使用起来非常灵活便捷

(3)提供了更多的控制能力以及操作队列中所不能使用的底层函数

提示:iOS的开发者,需要了解三种多线程技术的基本使用,因为在实际开发中会根据实际情况选择不同的多线程技术。

4GCD基本思想

GCD的基本思想是就将操作s放在队列s中去执行。

(1) 操作使用Blocks定义

(2) 队列负责调度任务执行所在的线程以及具体的执行时间

(3) 队列的特点是先进先出(FIFO)的,新添加至对列的操作都会排在队尾

提示:GCD的函数都是以dispatch(分派、调度)开头的

队列:

dispatch_queue_t

串行队列,队列中的任务会顺序执行

并行队列,队列中的任务通常会并发执行

操作:

(1)dispatch_async 异步操作,会并发执行,无法确定任务的执行顺序

(2)dispatch_sync 同步操作,会依次顺序执行,能够决定任务的执行顺序

5、串行队列

 

例如:

- (void)viewDidLoad

{

    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);

    [self gcdDemo1];

   

}

- (void)gcdDemo1

{

    // 将操作放在队列中

    // 在C语言函数中,定义类型,绝大多数的结尾是_t或者ref

    // 使用串行队列的异步任务非常非常非常有用!新建子线程是有开销的,不能无休止新建线程

    // 即可以保证效率(新建一个子线程),用能够实现并发

    // 应用案例:

    // 1> 从网络上上下载图片

    // 2> 滤镜(高光,红眼...)

   

    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

// [NSThread currentThread]获得当前线程

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 异步任务顺序执行,但是如果用在串行队列中,仍然会依次顺序执行

        dispatch_async(q, ^{

            NSLog(@"%@%d ", [NSThread currentThread],i);

        });

}

输出打印结果:

每次运行结果都是一样的:

如果将上述代码中异步任务顺序执行部分代码改为如下同步任务顺序执行:

for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 同步任务顺序执行

        dispatch_sync(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

则输出打印结果为:

上述同步任务顺序执行在实际开发中几乎用不到,但面试可能会问到。

6并行队列

 

例如:

- (void)viewDidLoad

{

    [super viewDidLoad];

    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);

    [self gcdDemo2];

   

}

 

- (void)gcdDemo2

{

    // 特点:没有队形,执行顺序程序员不能控制!

    // 应用场景:并发执行任务,没有先后顺序关系

    // 并行队列容易出错!并行队列不能控制新建线程的数量!

    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcd2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

   

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 异步任务顺序执行

        dispatch_async(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

}

输出打印结果:

每次运行结果num的值和最后面的数字都不一样:

如果将上述代码中异步任务顺序执行部分代码改为如下同步任务顺序执行:

for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 同步任务顺序执行

        dispatch_sync(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

}

则运行输出打印结果为:

7、全局队列

 

例如(与并行队列效果一样):

#pragma mark - 全局队列(苹果为了方便多线程的设计,提供一个全局队列,供所有的APP共同使用)

- (void)gcdDemo3

{

    // 全局队列与并行队列的区别

    // 1> 不需要创建,直接GET就能用

    // 2> 两个队列的执行效果相同

    // 3> 全局队列没有名称,调试时,无法确认准确队列

   

    // 记住:在开发中永远用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT

    // 多线程的优先级反转!低优先级的线程阻塞了高优先级的线程!

dispatch_queue_t q =

dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

   

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 同步任务顺序执行

        dispatch_sync(q, ^{

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

   

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        // 异步任务,并发执行,但是如果在穿行队列中,仍然会依次顺序执行

        dispatch_async(q, ^{

            // [NSThread currentThread] 可以在开发中,跟踪当前线程

            // num = 1,表示主线程

            // num = 2,表示第2个子线程。。。

            NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

}

运行打印结果:

8主队列(主线程队列)

 

例如:

- (void)gcdDemo4

{

    // 每一个应用程序都只有一个主线程

    // 为什么需要在主线程上工作呢?

    // iOS开发中,所有UI的更新工作,都必须在主线程上执行!

    dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();

   

    // 主线程是有工作的,而且除非将程序杀掉,否则主线程的工作永远不会结束!

    //开启同步任务会导致主线程阻塞

    //dispatch_sync(q, ^{

    //    NSLog(@"come here baby!");

   // });

   

    // 异步任务,在主线程上运行,同时是保持队形的

    for (int i = 0; i < 10; ++i) {

        dispatch_async(q, ^{

            NSLog(@"%@ - %d", [NSThread currentThread], i);

        });

    }

}

运行输出打印结果:

9、不同队列中嵌套dispatch_sync的结果

// 全局队列,都在主线程上执行,不会死锁

dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

// 并行队列,都在主线程上执行,不会死锁

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

// 串行队列,会死锁,但是会执行嵌套同步操作之前的代码

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

// 直接死锁

dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();

dispatch_sync(q, ^{

    NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

    dispatch_sync(q, ^{

        NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

    });

});

10dispatch_sync的应用场景

阻塞并行队列的执行,要求某一操作执行后再进行后续操作,如用户登录,确保块代码之外的局部变量确实被修改。

11、编程选择

串行队列,同步任务:不需要新建线程

串行队列,异步任务:需要一个子线程,线程的创建和回收不需要程序员参与!是最安全的一个选择。

并行队列,同步任务:不需要创建线程

并行队列,异步任务:有多少个任务,就开N个线程执行,

无论什么队列和什么任务,线程的创建和回收不需要程序员参与。

线程的创建回收工作是由队列负责的

“并发”编程,为了让程序员从负责的线程控制中解脱出来!只需要面对队列和任务

12GCD总结

GCD

(1) 通过GCD,开发者不用再直接跟线程打交道,只需要向队列中添加代码块即可

(2) GCD在后端管理着一个线程池,GCD不仅决定着代码块将在哪个线程被执行,它还根据可用的系统资源对这些线程进行管理。从而让开发者从线程管理的工作中解放出来,通过集中的管理线程,缓解大量线程被创建的问题

(3) 使用GCD,开发者可以将工作考虑为一个队列,而不是一堆线程,这种并行的抽象模型更容易掌握和使用

(4) 串行中,同步中嵌套同步会导致阻塞

GCD的队列

(1)GCD公开有5个不同的队列:运行在主线程中的主队列,3 个不同优先级的后台队列,以及一个优先级更低的后台队列(用于 I/O)

(2)自定义队列:串行和并行队列。自定义队列非常强大,建议在开发中使用。在自定义队列中被调度的所有Block最终都将被放入到系统的全局队列中和线程池中

(3)在执行任务的时候,首先执行队列中第一个加入的任务,再执行第二个、第三个….依次执行

(4)提示:不建议使用不同优先级的队列,因为如果设计不当,可能会出现优先级反转,即低优先级的操作阻塞高优先级的操作

综上:

GCD的任务

 1> disptach_sync  没有创建线程的欲望,就在当前线程执行

    最主要的目的,阻塞并行队列任务的执行,只有当前的同步任务执行完毕后,后续的任务才能够执行

    应用场景:用户登录!

 2> dispatch_async 有创建线程的欲望,但是创建多少条线程,取决与队列的类型

 

 GCD的队列

 1> 串行队列  类似于跑步,只有一条跑道,最多能够有两条

    如果存在异步任务,就会在新线程中执行异步任务,而同步任务依旧在当前线程中执行

 2> 并行队列  类似与赛跑,具体跑道的数量,由系统决定

GCD队列示意图:

 

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