多線程---iOS-Apple蘋果官方文檔翻譯

本系列全部開發文檔翻譯連接地址:iOS7開發-Apple蘋果iPhone開發Xcode官方文檔翻譯PDF下載地址(2013年12月29日更新版)

 

多線程 

技術博客http://www.cnblogs.com/ChenYilong/ 新浪微博http://weibo.com/luohanchenyilong
 
多線程的應用 
• 耗時操做,例如網絡圖片、視頻、歌曲、書籍等資源下載 • 遊戲中的聲音播放
 

 
 
多線程示意圖 
• 充分發揮多核處理器的優點,併發(同時執行) 執行任務讓系統運行的更快、更流暢

 
進程與線程概念 
•  一個運行的程序就是一個進程或者叫作一個任務 
•  一個進程至少包含一個線程,線程是程序的執行流 
•  iOS程序啓動時,在建立一個進程的同時, 會開始運行一個線程,該 線程被稱爲主線程 
•  主線程是其餘線程最終的父線程,全部界面的顯示操做必須在主線程 進行    
•  後臺線程沒法更新UI界面和響應用戶點擊事件 
•  系統中的每個進程都有本身獨立的虛擬內存空間,而同一個進程中 
的多個線程則共用進程的內存空間 
•  每建立一個新的線程,都會消耗必定內存和CPU時間 
•  當多個線程對同一個資源出現爭奪的時候須要注意線程安全問題 

多線程的優點與難點 
• 優點
–  充分發揮多核處理器優點,將不一樣線程任務分配給不一樣的處 
   理器,真正進入「並行運算」狀態

–  將耗時、輪詢或者併發需求高等任務分配到其餘線程執行, 並由主線程負責統一更新界面會使得應用程序更加流暢,用 戶體驗更好 
–  當硬件處理器的數量增長,程序會運行更快,而無需作任何 調整 
• 難點 
–  共享資源的「爭奪」 
–  多線程是爲了同步完成多項任務,不是爲了提升運行效率, 而是爲了經過提升資源使用效率來提升系統的總體性能 

多線程使用注意事項 
• 線程使用不是無節制的– iOS中的主線程的堆棧大小是1M
– 從第二個線程開始都是512KB
– 這些數值不能經過編譯器開關或線程API函數更改
• 只有主線程有直接修改UI的能力

iOS的三種多線程技術 

1.  NSThread  每一個 NSThread 對象對應一個線程,量級較輕(真正的多線
程)
2.  如下兩點是蘋果專門開發的「併發」技術,使得程序員能夠再也不去 關心線程的具體使用問題
.1.    NSOperation/NSOperationQueue  面向對象的線程技術 
.2.    GCD —— Grand Central Dispatch (派發)  是基於 C 語言的框架, 能夠充分利用多 
     核 ,是蘋果推薦使用的多線程技術
.
以上這三種編程方式從上到下,抽象度層次是從低到高的, 抽象度越高 的使用越簡單,也是 Apple 最推薦使用的 。可是就目前而言, iOS 的開發者, 須要瞭解三種多線程技術的基本使用過程。由於不少框架技術分別使用 了不一樣多線程技術。

三種多線程技術的對比 
•  NSThread:
–    優勢: NSThread  比其餘兩個輕量級, 使用簡單 
–    缺點: 須要本身管理線程的生命週期、線程同步、加鎖、睡眠以 及喚醒等 。線程同步 對數據的加鎖 會有必定的系統開銷 
•  NSOperation : 
–    不須要關心線程管理,數據同步的事情,能夠把精力放在本身需 
要執行的操做上 
–    NSOperation 是面向對象的  •  GCD : 
–    Grand Central Dispatch 是 由蘋果開發的一個多核編程的解決方案 。  iOS4.0+ 才能使用,是替代 NSThread ,  NSOperation 的高效和強大 的技術 

//轉載請註明出處--本文永久連接:http://www.cnblogs.com/ChenYilong/p/3494799.html
–    GCD 是基於 C 語言的 

演練( 1 ) NSObject 的多線程方法 —— 準備 
.1.    建立一個耗時較長的操做 
.2.    建立一個耗時較短的操做 
.3.    在界面中心放置兩個按鈕,分別調用 這兩個任務 
.4.    使用 [NSThread currentThread] 分別打 印各個任務所在的線程 
.5.    運行觀察效果 
•    提示: 
•    NSLog 是一個至關耗時的操做 在應用 程序正式發佈前,必定記住須要對應用 中的 NSLog 方法進行處理 
•    不管使用哪種多線程技術,都可以使 用 [NSThread currentThread] 查看當前任 務所在線程 
 

 
 
NSObject 的多線程方法 —— 後臺線程
- ( void )performSelectorInBackground:( SEL )aSelector
withObject:( id )arg 
•    一般,因爲線程管理相對比較繁瑣,而不少耗時的任務又沒法知道其準 確的完成時間,所以可使用 performSelectorInBackground 方法 直接新建一個後臺線程,並將選擇器指定的任務在後臺線程執行,而無 需關心具體的 NSThread 對象   
•    提示: 
–  performSelectorInBackground 方法自己是在主線程中執行的, 
而選擇器指定的方法是在後臺線程中進行的 
–  使用 performSelectorInBackground 方法調用的任務能夠更新 
UI 界面 –  在大型交互式遊戲中,一般使用此方法在後臺線程播放音效   

@autoreleasepool  

•  內存管理對於多線程很是重要
•  Objective-C 能夠憑藉 @autoreleasepool 使用內存資源,並須要時回 收資源
•  每一個線程都須要有 @autoreleasepool ,不然可能會出現內存泄漏 

NSObject 的多線程方法 —— 主線程
- ( void )performSelectorOnMainThread:( SEL )aSelector
withObject:( id )arg waitUntilDone:( BOOL )wait; 
•  若是要更新 UI 界面,能夠在後臺線程中調用
performSelectorOnMainThread 方法 
•  提示 :儘管使用 performSelectorInBackground 方法調用的任務 能夠更新 UI 界面,可是在實際開發中,涉及到 UI 界面的更新操做,還 是要使用 performSelectorOnMainThread 方法,以免沒必要要的 麻煩

NSObject 的多線程小結 

•  開啓後臺執行任務的方法
-  ( void )performSelectorInBackground:( SEL )aSelector withObject:( id )arg
•  在後臺線程中通知主線程執行任務的方法 –  ( void )performSelectorOnMainThread:( SEL )aSelector
withObject:( id )arg waitUntilDone:( BOOL )wait;  •  獲取線程信息
[ NSThread  currentThread ];  •  線程休眠
   [ NSThread  sleepForTimeInterval : 1.0f ];
•  特色: –  使用簡單,量級輕 –  不能控制線程的執行順序 

NSThread  •  建立線程方法: 
1.  + ( void )detachNewThreadSelector:( SEL ) selector  toTarget:( id ) target  withObject:( id ) argument ; 
2.  - ( id )initWithTarget:( id ) target  selector: ( SEL ) selector  object:( id ) argument ; 
•  參數說明: –  selector : 線程執行的方法 ,只能有一個參數,不能有返回值 
–  target : selector 消息發送的對象  –  argument :傳輸給 target 的惟一參數,也能夠是 nil

NSThread 演練 —— 加載圖片 

•  detachNewThreadSelector
方法會直接啓動線程方法 
•  initWithTarget 須要調用  start 方法纔可以啓動線程方 法 
 

 
NSOperation & NSOperationQueue
•  NSOperation 的兩個子類 1.  NSInvocationOperation 2.  NSBlockOperation
•  工做原理:

1.  用 NSOperation 封裝要執行的操做

2.  將建立好的 NSOperation 對象放 NSOperationQueue 中 

3.  啓動 OperationQueue 開始新的線程執行隊列中的操做
•  注意事項:
.1.    使用多線程時一般須要控制線程的併發數 ,由於線程會消耗系統資源, 
    同時運行的線程過多,系統會變慢
.
.2.    使用如下方法能夠控制併發的線程數量: 
-  ( void )setMaxConcurrentOperationCount:( NSInteger )cnt; 

//轉載請註明出處--本文永久連接:http://www.cnblogs.com/ChenYilong/p/3494799.html

NSOperation 演練 —— 加載圖片 
.1.    不能直接使用 NSOperation 
.2.    定義完操做後, 將添加到操做隊列中 ,便可啓動異步操做,不然操 做任務仍然在主線程中執行 
.3.    使用 NSBlockOperation 更加簡單直接 
.4.    使用 setMaxConcurrentOperationCount 能夠限制併發操做數 
量,下降系統開銷   
.5.    使用 addDependency 能夠創建操做之間的依賴關係,設定操做的執行 順序 

 
 
 
 
GCD  •  GCD 是基於 C 語言的框架
•  工做原理 :
–    讓程序平行排隊的特定任務,根據可用的處理資源, 安排它們在 
   任何可用的處理器上執行任務

–    要執行的任務能夠是一個函數或者一個 block 
–    底層是經過線程實現的,不過程序員能夠沒必要關注實現的細節 
–    GCD 中的 FIFO 隊列稱爲 dispatch queue ,能夠保證先進來的任務先 獲得執行 
–    dispatch_notify  能夠實現 監聽一組任務是否完成 ,完成後得 到通知 
•  GCD 隊列 : 1.  全局隊列: 全部添加到主隊列中的任務都是併發執行的 2.  串行隊列: 全部添加到串行隊列中的任務都是順序執行的  3.  主隊列: 全部添加到主隊列中的任務都是在主線程中執行的 

獲取隊列的方法 
•  全局隊列(可能會開啓多條線程)  dispatch_queue_t  queue =
dispatch_get_global_queue ( DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT ,  0 );   •  串行隊列(只可能會開啓一條線程) 
dispatch_queue_t  queue =  dispatch_queue_create ( "myQueue" ,  DISPATCH_QUEUE_SERIAL ); 
•  主隊列    dispatch_get_main_queue (); 

GCD 任務的執行方式 —— 同步 & 異步 
•  異步操做 
–  dispatch_async  在其餘線程執行任務,會開啓新的線程    –  異步方法沒法肯定任務的執行順序 
•  同步操做 –  dispatch_sync  在當前在當前線程執行任務,不開啓新的線程 
–  同步操做與隊列無關 
–  同步方法會依次執行,可以決定任務的執行順序    –  更新界面 UI 時,最好使用同步方法 

GCD 演練 —— 加載圖片 
•  GCD 的優勢: –  充分利用多核 –  全部的多線程代碼集中在一塊兒,便於維護  –  GCD 中無需使用 @autoreleasepool
–  若是要順序執行,可使用 dispatch_sync 同步方法    –  dispatch_async 沒法肯定任務的執行順序 

單例模型 
•  目的 : –  保證在內存中永遠只有類的單個實例
•  創建方法 :

1.  聲明一個靜態成員變量,記錄惟一實例 

2.  重寫 allocWithZone 方法
allocWithZone 方法是對象分配內存空間時,最終會調用的方法, 重寫該方法,保證只會分配一個內存空間
3.  創建 sharedXXX 類方法,便於其餘類訪問

//轉載請註明出處--本文永久連接:http://www.cnblogs.com/ChenYilong/p/3494799.html

互斥鎖的目的，一次只讓一個線程訪問資源，從而達到資源的線程安全。

 

在 iPhone 開發中，一般要儘可能避免使用互斥鎖！ 

多線程演練 —— 賣票 
•  系統預設 –  共有 30 張票能夠銷售( 開發時能夠少一些,專一實現)  –  售票工做由兩個線程併發進行 –  沒有可出售票據時,線程工做中止 –  兩個線程的執行時間不一樣,模擬售票人員效率不一樣 –  使用一個多行文本框公告售票進度(主線程更新 UI )
•  線程工做安排 –  主線程:負責更新 UI
–  線程 1 :模擬第 1 名賣票員  –  線程 2 :模擬第 2 名賣票員  –  兩個線程 幾乎 同時開始賣票


單線程賣票流程圖 


多線程賣票示意圖 

演練準備 —— 更新 UI 方法,由主線程調用 

// 1.  取出當前的文本 
NSMutableString  *str = [ NSMutableString  stringWithString : [ self . textView  text ]]; 
// 2.  追加文本  [str  appendFormat : @"%@\n" , text];
// 3.  設置文本  [ self . textView  setText :str];
// 4.  選中最末位置,實現自動滾動效果  NSRange  range =  NSMakeRange (str. length  -  1 ,  1 );  [ self . textView  scrollRangeToVisible :range]; 

//轉載請註明出處--本文永久連接:http://www.cnblogs.com/ChenYilong/p/3494799.html

賣票演練 
•  資源爭奪
–    僅使用單例模式沒法解決資源爭奪問題 
–    使用互斥鎖 @synchronized 能夠保證多個線程不會使用同一代碼塊,並且比  NSLock 具備更好的性能   
–    爲了保證屬性安全,被爭奪資源的屬性應該設置爲原子屬性 atomic  •  GCD 
–    GCD 的多線程更加靈活、方便 
–    dispatch_group_notify 能夠監聽一組任務是否完成 。這個方法頗有用,好比 
    你執行三個下載任務,當三個任務都下載完成後,才通知界面說已經完成

–    若是不須要監聽一組任務,能夠直接使用 dispatch_async 方法 
•  NSOperation
–  更新界面時使用 [[ NSOperationQueue 
mainQueue ] addOperationWithBlock : 方法    •  NSThread 
–  涉及到線程調度問題,平常開發不建議使用 


三種多線程技術的流程對比 

關於 iOS 多線程使用的建議 

•  掌握大綱內容便可,關於多個線程之間的調度問題,待往後熟練後可
以自行學習,目前不建議再繼續深刻   

•  關於多線程必須記住的三個要點
–  只能在主線程中更新 UI
–  共享數據爭奪的處理 ,互斥鎖 @synchronized ( self ) 和原子屬
性 atomic
–  不要使用多種多線程技術去爭奪同一個資源 
•  使用多線程是爲了處理併發操做的。若是有可能,咱們不要去作搶資 源的事情 互斥鎖的代價至關的昂貴 

 

//轉載請註明出處--本文永久連接:http://www.cnblogs.com/ChenYilong/p/3494799.html 

https://www.evernote.com/shard/s227/sh/8e2008b3-1d9e-42e6-b193-551e6dbe7440/e39f99e835da159ac641e28679c3c00b