iOS多線程-NSOperation

簡介

NSOperation、NSOperationQueue 是蘋果提供的一套多線程解決方案，是基於GCD更高一層的封裝，徹底面向對象。但比 GCD 更簡單易用、代碼可讀性更高。數組

好處：

可添加完成的代碼塊complete，在操做完成後執行。添加操做之間的依賴關係，方便控制執行順序。設定操做執行的優先級。能夠取消一個操做的執行。使用 KVO 觀察執行狀態：isExecuteing、isFinished、isCancelled。安全

在 NSOperation、NSOperationQueue 中也有相似的「任務」和「隊列」的概念。markdown

1.NSOperation

任務，或操做。即，你在線程中執行的那段代碼。NSOperation是一個抽象類，要使用其子類 NSInvocationOperation、NSBlockOperation，或者自定義子類來封裝任務。多線程

2.NSOperationQueue

指用來存放操做的隊列。併發

隊列類型

主隊列、自定義隊列。主隊列運行在主線程之上，而自定義隊列在後臺執行。異步

任務狀態和順序

不一樣於 GCD 中的隊列 FIFO（先進先出）的原則。對於添加到NSOperationQueue 中的任務，首先進入準備就緒的狀態（就緒狀態取決於任務之間的依賴關係），而後進入就緒狀態的任務的開始執行順序（而非執行完成的順序）由任務之間相對的優先級決定。性能

併發和串行

任務隊列經過設置最大併發操做數maxConcurrentOperationCount來控制併發、串行。atom

3. NSOperation實現多線程

默認狀況下，NSOperation 單獨使用時，系統同步執行操做。只有配合 NSOperationQueue 才能更好地實現異步執行。spa

使用步驟分爲3步

建立任務：先將須要執行的任務，封裝到一個 NSOperation 對象中。建立隊列：即NSOperationQueue 對象。將任務加入到隊列中：將NSOperation對象添加到 NSOperationQueue 對象中。線程

系統就會自動將NSOperationQueue中的 NSOperation 取出來，在新線程中執行操做。

3.1建立NSOperation任務

NSOperation 是個抽象類，不能直接用來封裝任務。要使用它的子類來封裝任務：NSInvocationOperation、NSBlockOperation 以及自定義的子類。

NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
[op start];   // 開始執行
複製代碼

NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        //  do some thing...
}]; 
[op start];
複製代碼

此外，能夠爲任務對象添加額外任務。

NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    // do something...
}];

// 添加額外的操做
[op addExecutionBlock:^{
    // do otherthing...
}]; 
複製代碼

在沒有使用 NSOperationQueue、在主線程中單獨使用 NSOperation的子類對象執行一個任務的狀況下，任務是在當前線程執行的，並無開啓新線程。

使用子類 NSBlockOperation，並調用方法 addExecutionBlock: 的狀況下，若是添加的操做的個數多，就會自動開啓新線程。

2.建立NSOperationQueue隊列

有兩種：主隊列、自定義隊列。

主隊列

NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
複製代碼

凡是添加到主隊列中的操做，都會放到主線程中執行。

自定義隊列

添加到這種隊列中的操做，就會自動放到子線程中執行；同時包含串行、併發功能。

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

queue. maxConcurrentOperationCount = 3;
複製代碼

可設置屬性maxConcurrentOperationCount最大併發操做數，決定串行、併發。

屬性maxConcurrentOperationCount

= 1; // 串行隊列，任務只能按順序串行執行的 = 2; // 併發隊列，>2時，任務是併發執行的，可同時執行多個操做 = 8; // 併發隊列固然這個值不該超過系統限制，即便設置了一個很大的值，系統也會自動調整爲 min。

3.將操做加入到隊列中

方法addOperation:

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
 
    NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        //.....
    }];
    [op3 addExecutionBlock:^{
        //.....
    }];

    [queue addOperation:op1];  
    [queue addOperation:op3];  
複製代碼

方法addOperationWithBlock:

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 添加操做到隊列中
    [queue addOperationWithBlock:^{
        //.....
    }];
複製代碼

操做和操做隊列、使用步驟和基本使用方法、控制串行/併發執行、

把任務添加到隊列中，至關於調用了任務的start方法

NSOperation 依賴

經過依賴，能夠很方便的控制任務之間的執行前後順序。

addDependency:(NSOperation *)op; 添加依賴

removeDependency:(NSOperation *)op; 移除依賴 NSArray<NSOperation *> *dependencies; 在當前任務開始執行以前，已完成任務對象的數組

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
 
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        //.....
    }];
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        //.....
    }];

    // 添加依賴
    [op2 addDependency:op1]; //讓op2 依賴於 op1。表示先執行op1

    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
複製代碼

準備就緒狀態

當一個任務的全部依賴都已經完成時，任務對象一般會進入準備就緒狀態，等待執行。

###NSOperation 優先級 NSOperation 提供了優先級屬性queuePriority 。默認狀況下，全部新建立的操做對象優先級都是NSOperationQueuePriorityNormal。但能夠經過setQueuePriority:方法來改變在同一隊列中的任務的優先級。

queuePriority屬性適用於同一隊列中的任務，不一樣隊列的任務不適用。

優先級的取值： NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L, NSOperationQueuePriorityLow = -4L, NSOperationQueuePriorityNormal = 0,（默認） NSOperationQueuePriorityHigh = 4, NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8

優先級與依賴

優先級屬性queuePriority 決定了進入準備就緒狀態下的任務之間的開始執行順序。而且，優先級不能取代依賴關係。
若是一個隊列中既包含高優先級任務，又包含低優先級任務，而且兩個任務都已經準備就緒，那麼隊列先執行高優先級任務。
優先級不能取代依賴關係。

若是，一個隊列中既包含了準備就緒狀態的任務A，又包含了未準備就緒的任務B，B的優先級比A高。那麼，會優先執行B。若是要控制操做間的啓動順序，則必須使用依賴關係。

線程間的通訊

處理完子行程的任務，返回主行程處理

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
 
    [queue addOperationWithBlock:^{
        // .....

        [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
            // 回到主線程,  進行一些 UI 刷新等操做
        }];
    }];
複製代碼

取消線程

正在執行的操做，沒法取消。只能取消未執行的操做。

1.可經過 cancel 方法，取消未執行的單個操做。

NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc]init];
NSBlockOperation *block1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"block11");
}];
NSBlockOperation *block2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"block22");
}];
NSBlockOperation *block3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"block33");
}];
[block3 cancel];

[queue1 addOperations:@[block1,block2,block3] waitUntilFinished:YES];
複製代碼

cancelAllOperations方法，但沒法移除正在執行的操做。

// 移除隊列裏面全部的操做
[queue1 cancelAllOperations];
複製代碼

3.掛起隊列，使隊列任務再也不執行，但正在執行的操做沒法掛起。

queue1.suspended = YES;
複製代碼

要實現取消正在執行的操做，能夠自定義NSOperation，其實就是攔截main方法。

main方法： 1.任何操做在執行時，首先會調用start方法，它會更新操做的狀態過濾操做（如過濾掉處於「取消」狀態的操做） 2.經start方法過濾後，只有正常可執行的操做，就會調用main方法。 3.重寫操做的入口方法(main)，就能夠在這個方法裏面指定操做執行的任務。 4.main方法默認是在子線程異步執行的。

線程同步和線程安全

線程安全

有多個線程可能會同時運行一段代碼。若是每次運行結果和單線程運行的結果同樣，且其餘變量的值也和預期的是同樣的，就是線程安全的。若每一個線程中對全局變量、靜態變量只有讀操做（無寫操做），通常這個變量是線程安全的。如有多個線程同時執行寫操做（更改變量的值），就須要考慮線程同步，不然就可能影響線程安全。

線程同步

可理解爲線程 A 和線程 B 一塊配合，A 執行到必定程度時要依靠線程 B 的某個結果，因而停下來，示意 B 運行；B 依言執行，再將結果給 A；A 再繼續操做。例子：火車票售賣

線程安全解決方案：加鎖

能夠給線程加鎖，在一個線程執行該操做的時候，不容許其餘線程進行操做。

iOS 實現線程加鎖有不少種方式：

dispatch_semaphore：建議使用，性能較好 NSLock @synchronized：性能最差 os_unfair_lock ：iOS10開始 NSCondition NSConditionLock pthread_mute OSSpinLock：iOS10 廢棄 atomic(property) set/get ：原子操做

思想：執行寫操做前，上鎖，寫操做完，解鎖。

自旋鎖:

會忙等。所謂忙等，即在訪問被鎖資源時，調用者線程不會休眠，而是不停循環在那裏，直到被鎖資源釋放鎖。適用的狀況預計線程等待鎖的時間很短加鎖的代碼（臨界區）常常被調用，但競爭狀況不多發生 CPU資源不緊張、多核處理器

互斥鎖:

會休眠。所謂休眠，即在訪問被鎖資源時，調用者線程會休眠，此時cpu能夠調度其餘線程工做。直到被鎖資源釋放鎖。此時會喚醒休眠線程。適用的狀況預計線程等待鎖的時間較長臨界區競爭很是激烈臨界區有IO操做臨界區代碼複雜或者循環量大單核處理器

死鎖：

一般是指2個操做相互等待對方完成，形成死循環，因而2個操做都沒法進行，就產生了死鎖。

經常使用屬性和方法概括

NSOperation 和GCD的對比

NSOperation 是對線程的高度抽象，在項目中使用它，會使項目的程序結構更好。子類化 NSOperation 的設計思路，是具備面向對象的優勢(複用、封裝)，使得實現是多線程支持，而接口簡單。

建議在複雜項目中使用。

GCD 自己很是簡單、易用，對於不復雜的多線程操做，會節省代碼量，而 Block 參數的使用，會是代碼更爲易讀。

建議在簡單項目中使用。

NSOperation的優勢

1.NSOperationQueue能夠輕鬆在Operation間設置依賴關係，而GCD 須要寫不少代碼才能實現。 2. NSOperation能夠很方便地調整執⾏順序、設置最⼤併發數。 3.NSOperationQueue⽀支持KVO，能夠監測operation的狀態：是否正在執行 (isExecuted)、是否結束(isFinished)，是否取消(isCanceld) 4.GCD只⽀支持FIFO的隊列列