【iOS印象】 併發編程：Operation Queues

更新整理自： iOS 併發編程之 Operation Queues

基本概念

• 進程（Process）：一個正在運行中的可執行文件。每個進程都有獨立的內存空間和系統資源（端口權限等），至少包含一個主線程和任意數量的其餘（輔）線程。當一個進程的主線程退出時，則該進程即結束了。
• 線程（Thread）：一個獨立的代碼執行路徑，也即線程是代碼執行路徑的最小分支。iOS 中，線程底層基於 POSIX threads APIs，即 pthreads。
• 任務（Task）：須要執行的工做（一段代碼），是個抽象概念。
• 串行 vs. 併發：主要區別在於容許同時執行的任務數量
• • 串行：一次只能執行一個任務，必須等一個任務執行完成後才執行下一個任務。
  • 併發：指容許多個任務同時執行。（note: 其實也是某一時刻只執行一個任務，系統在多個任務之間進行快速切換，區別於並行）
• 同步 vs. 異步：主要區別在因而否等待任務執行完成，便是否阻塞當前線程。
• • 同步：會等待執行完成後再繼續執行接下來的代碼
  • 異步：調用後當即返回，不會等待執行操做的執行結果
• 隊列 vs. 線程：
• • 隊列：iOS 中，分爲串行隊列與併發隊列，用於處理不一樣須要的任務。
  • 線程：iOS 系統使用隊列進行任務調度，根據任務須要和系統負載狀況動態地建立和銷燬線程，而無須手動管理。

iOS 的併發編程模型

在 iOS 中，蘋果與傳統的基於線程不一樣，而是採用隊列，通常只須要定義好調度的任務，並加入到相應的隊列，系統就會在合適的線程執行這些任務，而不須要關心線程的建立和銷燬。

如下情景應該直接使用線程：

• 用線程之外的方式沒法實現的特定任務
• 必須實時執行一個任務
• 對在後臺執行的任務有更多的可預測行爲

Operation Queues vs. Grand Central Dispatch (GCD)

• Operation Queues: 相對增長了一點開銷，更靈活，可經過給 operation 之間添加依賴關係，開始、暫停、恢復，或取消 operation
• GCD：輕量級，以 FIFO 的順序執行併發任務。使用 GCD 時，咱們不關心任務具體的調度狀況，而是由系統處理，所以也相對不夠靈活

關於 Operation 對象

用於封裝須要執行的任務，Operation 自己是一個抽象類，使用時必須建立自定義子類或使用系統預約義的子類，NSInvocationOperation 和 BlockOperation

• NSInvocationOperation: 經過一個 object 和 selector 建立一個非併發的（non-concurrent） operation（Swift 不可用，BlockOperation 或 OperationQueue.addOperation(block:) 替代）
• BlockOperation: 可用來併發執行一個或多個 block，只有當一個 BlockOperation 關聯的全部 block 執行完畢，這個 operation 纔算執行完畢，相似 dispatch_group

另外，全部 operation 都支持如下特性：

• 支持在 operation 之間創建依賴關係，只有當一個 operation 所依賴的全部 operation 都完成時，這個 operation 才能開始執行；
• 支持一個可選的 completion block，會在主任務執行完成時被調用；
• 支持經過 KVO 來觀察 operation 執行狀態的變化；
• 支持設置執行的優先級，從而影響 operation 之間的相對執行順序；
• 支持取消，能夠中止正在執行的 operation

併發 vs. 非併發 Operation

通常都是經過將 operation 添加到 operation queue 的方式來執行 operation，但這並非必須的，還能夠直接調用 start 方法來執行，但這種方式不能保證 operation 是異步執行的。Operation 類的 isConcurrent 方法的返回值標識了相對於調用 start 方法的線程是否異步執行，默認狀況下，isConcurrent 的返回值爲 false，即會阻塞調用 start 方法的線程。

自定義併發執行的 operation，須要編寫一些額外的代碼支持異步執行，如建立新線程，調用系統的異步方法或其餘方式確保 start 方法在開始執行任務後當即返回。但絕大多數狀況下，都是將 operation 添加到 operation queue 的方式來執行，所以不必實現併發的 operation。

建立 NSInvocationOperation

Swift 不可用，略。

建立 BlockOperation

let blockOperation = BlockOperation(block: {
    print("start excute block1")
    sleep(1)
    print("finish block1")
})
blockOperation.addExecutionBlock {
    print("start excute block2")
    sleep(1)
    print("finish block2")
}
blockOperation.addExecutionBlock {
    print("start excute block3")
    sleep(1)
    print("finish block3")
}
blockOperation.start()複製代碼

* 異步執行，blocks 開始與結束的順序不肯定

自定義 Operation 對象

• 非併發 Operation 子類
• • 執行 main 方法中的主任務
  • 響應取消事件:
  • • 儘管 operation 是支持取消操做的，但卻並非當即取消的，而是在你調用了 operation 的 cancel 方法以後的下一個 isCancelled 的檢查點取消的。
• 併發 Operation 子類額外配置：
• • 重寫 start 方法，而且必定不要調用父類的實現
  • 重寫 isExecuting 和 isFinished，維護這兩個狀態，並生成響應的 KVO 通知
  • 重寫 isConcurrent，返回 true.

注意! 即便一個 operation 是被 cancel 掉了，仍需手動觸發 isFinished 的 KVO 通知。由於 operation 依賴會觀察其 isFinished 值變化。

維護 KVO 通知

Operation 類如下 Key Path 支持 KVO 通知：

• isCancelled

• isConcurrent
• isExecuting
• isFinished
• isReady
• dependencies
• queuePriority
• completionBlock

定製 Operation 對象的行爲

Operation 的靈活性就體如今執行行爲的可定製

• 配置（單向）依賴關係
• • addDependency(op:)
  • removeDependency(op:)
  • 與 operation queue 無關
  • 注意！不要循環依賴，不然永遠不會執行
  • 在手動執行或添加到 operation queue 以前配置好依賴關係，不然可能會失效
• 修改 Operation 在隊列中的優先級
• • .queuePriority
  • 第一要素是 operation 的 isReady 狀態（取決於依賴關係）
  • 其次即 operation 在隊列中的優先級
  • 默認優先級 normal
  • 應用於相對的 operation queue
• 修改 Operation 在線程中的優先級（iOS 8.0 廢棄，新增 qualityOfService 替代）
• • .threadPriority
  • 默認的 start 方法會修改它的線程優先級
  • 隻影響 main 方法執行所在線程
  • 自定義併發 operation 子類時在 start 方法中也要根據指定的值修改當前線程的優先級
• 設置 Completion Block
• • .completionBlock
  • 注意！operation 被取消時，completion block 也會執行
  • 沒法保證在主線程執行

執行 Operation

• 將 operation 添加到一個 operation queue，自動執行
• • 建立 OperationQueue 對象實例
  • 添加 operation
  • • addOperation(op: Operation)
    • addOperations(ops: [Operation], waitUntilFinished: Bool)
    • addOperation(block: )
  • operation 添加到 operation queue 了就不要再修改了
• 直接調用 start 方法手動執行
• • 執行前應該作些防範性判斷
  • • isReady
    • isCancel

取消 Operation

operation 加入 operation queue 後，惟一 dequeue 的辦法就是調用 operation 的 cancel 方法

等待 Operation 結束

OperationQueue 的 addOperations(ops: [Operation], waitUntilFinished: Bool) 和 Operation 的 waitUntilFinished 方法用於阻塞當前線程，直到相關 operation 執行結束。

注意！避免阻塞主線程。

暫停和恢復 Operation Queue

暫停隊列並不能暫停正在執行的 operation，只是暫停調度新的 operation

更多參考

www.raywenderlich.com/76341/use-n…