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IOS 多线程
阅读量:6407 次
发布时间:2019-06-23

本文共 5317 字,大约阅读时间需要 17 分钟。

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1:首先简单介绍什么叫线程

可并发执行的,拥有最小系统资源,共享进程资源的基本调度单位。
共用堆,自有栈(官方资料说明iOS主线程栈大小为1M,其它线程为512K)。
并发执行进度不可控,对非原子操作易造成状态不一致,加锁控制又有死锁的风险。
2:IOS中的线程
iOS主线程(UI线程),我们的大部分业务逻辑代码运行于主线程中。
没有特殊需求,不应引入线程增加程序复杂度。
应用场景:逻辑执行时间过长,严重影响交互体验(界面卡死)等。
IOS 多线程 有三种主要方法
(1)NSThread
(2)NSOperation
(3)GC D

下面简要说明这三种不同范式:

Thread 是这三种范式里面相对轻量级的,但也是使用起来最负责的,你需要自己管理thread的生命周期,线程之间的同步。线程共享同一应用程序的部分内存空间,它们拥有对数据相同的访问权限。你得协调多个线程对同一数据的访问,一般做法是在访问之前加锁,这会导致一定的性能开销。在 iOS 中我们可以使用多种形式的 thread:
Cocoa threads: 使用NSThread 或直接从 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程。如果你选择thread来实现多线程,那么 NSThread 就是官方推荐优先选用的方式。
POSIX threads: 基于 C 语言的一个多线程库,
Cocoa operations是基于 Obective-C实现的,类 NSOperation 以面向对象的方式封装了用户需要执行的操作,我们只要聚焦于我们需要做的事情,而不必太操心线程的管理,同步等事情,因为NSOperation已经为我们封装了这些事情。 NSOperation 是一个抽象基类,我们必须使用它的子类。iOS 提供了两种默认实现:NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation。
Grand Central Dispatch (GCD): iOS4 才开始支持,它提供了一些新的特性,以及运行库来支持多核并行编程,它的关注点更高:如何在多个 cpu 上提升效率。
有了上面的总体框架,我们就能清楚地知道不同方式所处的层次以及可能的效率,便利性差异。下面我们先来看看 NSThread 的使用,包括创建,启动,同步,通信等相关知识。这些与 win32/Java 下的 thread 使用非常相似。
线程创建与启动
NSThread的创建主要有两种直接方式:
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(myThreadMainMethod:) toTarget:self withObject:nil];
NSThread* myThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
                                        selector:@selector(myThreadMainMethod:)
                                        object:nil];
[myThread start];
这两种方式的区别是:前一种一调用就会立即创建一个线程来做事情;而后一种虽然你 alloc 了也 init了,但是要直到我们手动调用 start 启动线程时才会真正去创建线程。这种延迟实现思想在很多跟资源相关的地方都有用到。后一种方式我们还可以在启动线程之前,对线程进行配置,比如设置 stack 大小,线程优先级。
还有一种间接的方式,更加方便,我们甚至不需要显式编写 NSThread 相关代码。那就是利用 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程:
[myObj performSelectorInBackground:@selector(myThreadMainMethod) withObject:nil];
其效果与 NSThread 的 detachNewThreadSelector:toTarget:withObject: 是一样的。
线程同步
线程的同步方法跟其他系统下类似,我们可以用原子操作,可以用 mutex,lock等。
iOS的原子操作函数是以 OSAtomic开头的,比如:OSAtomicAdd32, OSAtomicOr32等等。这些函数可以直接使用,因为它们是原子操作。
iOS中的 mutex 对应的是 NSLock,它遵循 NSLooking协议,我们可以使用 lock, tryLock, lockBeforeData:来加锁,用 unLock来解锁。使用示例:
BOOL moreToDo = YES;
NSLock *theLock = [[NSLock alloc] init];
...
while (moreToDo) {
    /* Do another increment of calculation */
    /* until there’s no more to do. */
    if ([theLock tryLock]) {
        /* Update display used by all threads. */
        [theLock unlock];
    }
}
我们可以使用指令  来简化 NSLock的使用,这样我们就不必显示编写创建NSLock,加锁并解锁相关代码。
- (void)myMethod:(id)anObj
{
    @synchronized(anObj)
    {
        // Everything between the braces is protected by the @synchronized directive.
    }
}
 
还有其他的一些锁对象,比如:循环锁NSRecursiveLock,条件锁NSConditionLock,分布式锁NSDistributedLock等等,在这里就不一一介绍了,大家去看官方文档吧。
用NSCodition同步执行的顺序
NSCodition 是一种特殊类型的锁,我们可以用它来同步操作执行的顺序。它与 mutex 的区别在于更加精准,等待某个 NSCondtion 的线程一直被 lock,直到其他线程给那个 condition 发送了信号。下面我们来看使用示例:

某个线程等待着事情去做,而有没有事情做是由其他线程通知它的。

[cocoaCondition lock];

while (timeToDoWork <= 0)
    [cocoaCondition wait];
 
timeToDoWork--; 
// Do real work here.
[cocoaCondition unlock];
其他线程发送信号通知上面的线程可以做事情了:
[cocoaCondition lock];
timeToDoWork++;
[cocoaCondition signal];
[cocoaCondition unlock];
线程间通信
线程在运行过程中,可能需要与其它线程进行通信。我们可以使用 NSObject 中的一些方法:
在应用程序主线程中做事情:
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes:
在指定线程中做事情:
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:
在当前线程中做事情:
performSelector:withObject:afterDelay:
performSelector:withObject:afterDelay:inModes:
取消发送给当前线程的某个消息
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object:
如在我们在某个线程中下载数据,下载完成之后要通知主线程中更新界面等等,可以使用如下接口:- (void)myThreadMainMethod
{
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    // to do something in your thread job
    ...
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI) withObject:nil waitUntilDone:NO];
    [pool release];
}

RunLoop

说到 NSThread 就不能不说起与之关系相当紧密的 NSRunLoop。Run loop 相当于 win32 里面的消息循环机制,它可以让你根据事件/消息(鼠标消息,键盘消息,计时器消息等)来调度线程是忙碌还是闲置。
系统会自动为应用程序的主线程生成一个与之对应的 run loop 来处理其消息循环。在触摸 UIView 时之所以能够激发 touchesBegan/touchesMoved 等等函数被调用,就是因为应用程序的主线程在 UIApplicationMain 里面有这样一个 run loop 在分发 input 或 timer 事件。

RunLoop从字面上看是运行循环的意思,这一点也不错,它确实就是一个循环的概念,或者准确的说是线程中的循环。 本文一开始就提到有些程序是一个圈,这个圈本质上就是这里的所谓的RunLoop,就是一个循环,只是这个循环里加入很多特性。 

首先循环体的开始需要检测是否有需要处理的事件,如果有则去处理,如果没有则进入睡眠以节省CPU时间。 所以重点便是这个需要处理的事件,在RunLoop中,需要处理的事件分两类,一种是输入源,一种是定时器,定时器好理解就是那些需要定时执行的操作,输 入源分三类:performSelector源,基于端口(Mach port)的源,以及自定义的源。编程的时候可以添加自己的源。RunLoop还有一个观察者Observer的概念,可以往RunLoop中加入自己的 观察者以便监控着RunLoop的运行过程,CFRunLoop.h中定义了所有观察者的类型:

enum CFRunLoopActivity { kCFRunLoopEntry = (1 << 0), kCFRunLoopBeforeTimers = (1 << 1), kCFRunLoopBeforeSources = (

如果你使用过select系统调用写过程序你便可以快速的理解runloop事件源的概念,本质上讲事件源的机制和select一样是一种多路复用IO的 实现,在一个线程中我们需要做的事情并不单一,如需要处理定时钟事件,需要处理用户的触控事件,需要接受网络远端发过来的数据,将这些需要做的事情统统注 册到事件源中,每一次循环的开始便去检查这些事件源是否有需要处理的数据,有的话则去处理。 拿具体的应用举个例子,NSURLConnection网络数据请求,默认是异步的方式,其实现原理就是创建之后将其作为事件源加入到当前的 RunLoop,而等待网络响应以及网络数据接受的过程则在一个新创建的独立的线程中完成,当这个线程处理到某个阶段的时候比如得到对方的响应或者接受完 了网络数据之后便通知之前的线程去执行其相关的delegate方法。所以在Cocoa中经常看到scheduleInRunLoop:forMode: 这样的方法,这个便是将其加入到事件源中,当检测到某个事件发生的时候,相关的delegate方法便被调用。对于CoreFoundation这一层而 言,通常的模式是创建输入源,然后将输入源通过CFRunLoopAddSource函数加入到RunLoop中,相关事件发生后,相关的回调函数会被调 用。如CFSocket的使用。 另外RunLoop中还有一个运行模式的概念,每一个运行循环必然运行在某个模式下,而模式的存在是为了过滤事件源和观察者的,只有那些和当前 RunLoop运行模式一致的事件源和观察者才会被激活。

每一个线程都有其对应的RunLoop,但是默认非主线程的RunLoop是没有运行的,需要为RunLoop添加至少一个事件源,然后去run它。一般情况下我们是没有必要去启用线程的RunLoop的,除非你在一个单独的线程中需要长久的检测某个事件。

转载于:https://my.oschina.net/hantianyu/blog/405937

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