iOS基礎 - 多線程線程

1、多線程的應用

l 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

2、進程與線程概念

l 一個運行的程序就是一個進程或者叫作一個任務

l 一個進程至少包含一個線程，線程是程序的執行流

l 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

l 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！！！

l 後臺線程沒法更新UI界面和響應用戶點擊事件

l 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

l 每建立一個新的線程，都會消耗必定內存和CPU時間

l 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

3、多線程的優點與難點

l 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

l 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

4、多線程使用注意事項

l 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

l 只有主線程有直接修改UI的能力

5、iOS的三種多線程技術

l NSThread 每一個NSThread對象對應一個線程，量級較輕（真正的多線程）

l 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

• NSOperation/NSOperationQueue 面向對象的線程技術
• 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。

6、三種多線程技術的對比

l 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

l 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須要執行的操做上
• NSOperation是面向對象的

l 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
• GCD是基於C語言的

7、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

• 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

8、@autoreleasepool

l 內存管理對於多線程很是重要

l Objective-C能夠憑藉@autoreleasepool使用內存資源，並須要時回收資源

l 每一個線程都須要有@autoreleasepool，不然可能會出現內存泄漏

9、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

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，仍是要使用performSelectorOnMainThread方法，以免沒必要要的麻煩

10、NSThread

l 建立線程方法：

+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;

- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;

l 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

11、NSOperation & NSOperationQueue

l NSOperation的兩個子類

NSInvocationOperation

NSBlockOperation

l 工做原理：

用NSOperation封裝要執行的操做

將建立好的NSOperation對象放NSOperationQueue中

啓動OperationQueue開始新的線程執行隊列中的操做

l 注意事項：

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

使用如下方法能夠控制併發的線程數量：

(void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

12、GCD

l GCD是基於C語言的框架

l 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，完成後獲得通知

l GCD隊列：

全局隊列：全部添加到主隊列中的任務都是併發執行的

串行隊列：全部添加到串行隊列中的任務都是順序執行的

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

十3、獲取隊列的方法

l 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);

l 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);

l 主隊列

dispatch_get_main_queue();

十4、GCD任務的執行方式同步&異步

l 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

l 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

十5、GCD的優勢

l 充分利用多核

l 全部的多線程代碼集中在一塊兒，便於維護

l GCD中無需使用@autoreleasepool

l 若是要順序執行，可使用dispatch_sync同步方法

l dispatch_async沒法肯定任務的執行順序 

十6、單例模型

l 目的：

保證在內存中永遠只有類的單個實例

l 創建方法：

聲明一個靜態成員變量，記錄惟一實例

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

創建sharedXXX類方法，便於其餘類訪問

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。