多線程原理｜ 8月更文挑戰

進程是什麼

進程是指在系統中正在運行的一個應用程序（App）；每一個進程之間是獨立的，每一個進程均運行在其專用的且受保護的內存空間中；經過活動監視器能夠查看Mac系統中所開啓的進程。 ​

線程是什麼

線程是進程的基本執行單元，一個進程的全部任務都是在線程中執行；進程想要執行任務必讀得有線程，進程至少有一條線程。程序啓動後會默認開啓一條線程，這條線程被稱做主線程或者UI線程。 ​

進程與線程的關係

地址空間：同⼀進程的線程共享本進程的地址空間，⽽進程之間則是獨⽴的地址空間。 資源擁有：同⼀進程內的線程共享本進程的資源如內存、I/O、cpu等，可是進程之間的資源是獨⽴的。

1. ⼀個進程崩潰後，在保護模式下不會對其餘進程產⽣影響，可是⼀個線程崩潰整個進程都死掉。因此多進程要⽐多線程健壯。
2. 進程切換時，消耗的資源⼤，效率⾼。因此涉及到頻繁的切換時，使⽤線程要好於進程。一樣若是要求同時進⾏而且⼜要共享某些變量的併發操做，只能⽤線程不能⽤進程
3. 執⾏過程：每一個獨⽴的進程有⼀個程序運⾏的⼊⼝、順序執⾏序列和程序⼊⼝。可是線程不能獨⽴執⾏，必須依存在應⽤程序中，由應⽤程序提供多個線程執⾏控制。
4. 線程是處理器調度的基本單位，可是進程不是。
5. 線程沒有地址空間,線程包含在進程地址空間中
6. 線程局部存儲（ThreadLocalStorage,TLS）。線程局部存儲是某些操做系統爲線程單獨提供的私有空間，但一般只具備頗有限的容量。（獲取同步鎖的時候用到sync_data/在objc_init函數中也存在）

多線程的意義

多線程並非真正原理上的併發，只是CPU在多個任務直接進⾏快速的切換，這個時間間隔就是時間⽚。真正的併發創建在一個多核的基礎上

優勢：

1. 能適當提升程序的執行效率
2. 能適當提升資源的利用率（cpu 內存）
3. 線程上的任務執行完成後，線程會自動銷燬

缺點：

1. 開啓線程須要佔用必定的內存空間（默認狀況下,每個線程都佔512kb）
2. 若是開啓大量的線程，會佔用大量的內存空間，下降程序的性能
3. 線程越多，CPU在調用線程上的開銷就越大
4. 程序設計的更加複雜好比線程之間的通訊、多線程的數據共享

單核同一時間，cpu只能處理一個線程，換言之，同一時間只有1個線程在執行 多線程同時執行實際上是cpu快速的在多個線程之間的切換；cpu線程調度的時間足夠快，就形成了多線程的同時執行的假象。 若是線程數量很是多的話，cpu會在N個線程之間切換，消耗大量的cpu資源，每一個線程被調度的次數會下降，線程的執行效率下降。 ​

多線程的幾種方案

線程生命週期

線程調度的策略

飽和策略

1. AbortPolicy 直接拋出RejectedExecutionExeception異常來阻⽌系統正常運⾏
2. CallerRunsPolicy 將任務回退到調⽤者
3. DisOldestPolicy 丟掉等待最久的任務
4. DisCardPolicy 直接丟棄任務

任務執行速度的影響因素

1. cpu
2. 任務的優先級
3. 任務的複雜度
4. 線程當前的狀態

優先級翻轉

1. IO密集型 ：頻繁等待
2. CPU密集型 ：不多等待

爲了不出現餓死狀態，cpu調度 IO密集型會提升優先級

改變線程優先級的因素

1. 用戶指定優先級
2. 根據等待的頻繁度
3. 長時間不執行的任務也會提升優先級

自旋鎖和互斥鎖

• 互斥鎖 發現其餘線程執行 當前線程 休眠 (就緒狀態) 一直在等打開 喚醒執行
• 自旋鎖 發現其餘線程執行 當前線程 詢問 - 忙等 耗費性能比較高 通常使用在短小的任務中

atomic ：是原子屬性，是爲多線程開發準備的，是默認屬性！僅僅在屬性的 setter方法中，增長了鎖(自旋鎖)，可以保證同一時間，只有一條線程對屬性進行寫操做。可是同一個時間多個線程均可以取值 nonatomic 是非原子屬性。沒有鎖！性能高！

看源碼：

void objc_setProperty(id self, SEL _cmd, ptrdiff_t offset, id newValue, BOOL atomic, signed char shouldCopy) 
{
    bool copy = (shouldCopy && shouldCopy != MUTABLE_COPY);
    bool mutableCopy = (shouldCopy == MUTABLE_COPY);
    reallySetProperty(self, _cmd, newValue, offset, atomic, copy, mutableCopy);
}

複製代碼

static inline void reallySetProperty(id self, SEL _cmd, id newValue, ptrdiff_t offset, bool atomic, bool copy, bool mutableCopy)
{
  	 //....
    if (!atomic) {
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;
    } else {
        spinlock_t& slotlock = PropertyLocks[slot];
        slotlock.lock();
        oldValue = *slot;
        *slot = newValue;        
        slotlock.unlock();
    }
}
複製代碼

從上面咱們能夠看出atomic不是鎖，只是一個加鎖的標識。 ​

線程和Runloop

1. runloop與線程是⼀⼀對應的，⼀個runloop對應⼀個核⼼的線程，爲何說是核⼼的，是由於runloop是能夠嵌套的，可是核⼼的只能有⼀個，他們的關係保存在⼀個全局的字典⾥。
2. runloop是來管理線程的，當線程的runloop被開啓後，線程會在執⾏完任務後進⼊休眠狀態，有了任務就會被喚醒去執⾏任務。
3. runloop在第⼀次獲取時被建立，在線程結束時被銷燬。
4. 對於主線程來講，runloop在程序⼀啓動就默認建立好了。
5. 對於⼦線程來講，runloop是懶加載的，只有當咱們使⽤的時候纔會建立，因此在⼦線程⽤定時器要注意：確保⼦線程的runloop被建立，否則定時器不會回調。

補充

__bridge只作類型轉換，可是不修改對象（內存）管理權； __bridge_retained將oc對象轉換爲CoreFoundation,內存管理權限交給咱們，後續須要使用CFRealeas或者相關的方法來釋放對象 __bridge_transfer 將CoreFoundation轉換爲oc對象，同時將內存的管理權限交回給ARC