筆記-多線程底層初探

線程與進程

線程的定義

• 線程是進程的基本執行單元，一個進程的全部任務都在線程中執行
• 進程想要執行任務，必須得有線程，進程至少要有一條線程
• 程序啓動會默認開啓一條線程，這條線程被稱爲主線程或UI線程

進程的定義

• 進程是指在系統中正在運行的一個應用程序
• 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

線程與進程的關係

• 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
• 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
• 線程是處理器調度的基本單位，可是進程不是
• 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
• 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

多線程的原理

原理

CPU在單位時間片裏快速在各線程之間的切換

意義

優勢：

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

缺點：

• 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 512 KB）
• 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
• 線程越多，CPU 在調用線程上的開銷就越大
• 程序設計更加複雜，好比線程間的通訊、多線程的數據共享

線程的生命週期

• new 新建一個線程
• start 開始一個線程，線程進入就緒(runnable)狀態
• CPU調度當前線程，進入運行(Running)狀態
• Running狀態以後會出現幾種現象
• 正常執行任務完畢，強制退出；受時間片的影響，切換到其餘線程；調用sleep或等待同步鎖，從可調度線程池中移除，進入阻塞（Blocked）狀態
• sleep到時，獲取到同步鎖，從新添加回可調度線程池，再次進入就緒(Runnable)狀態

注意：start操做不可重複，當CPU調度當前線程，進入Running狀態時，這裏存在一個可調度線程池，會進行一系列的判斷，若是線程池裏有當前線程，會直接執行線程，若是沒有，則判斷當前線程池的大小是否小於核心線程池的大小，若是小於，則建立一個新的線程來執行；若是大於，則等待被加入到隊列等，具體能夠參考下面的線程池工做原理。

具體代碼看下線程的生命週期：

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    // 根據狀態來改變 - 線程
    if (self.t == nil) {
        // new 新建
        self.t = [[NSThread alloc] initWithTarget:self.p selector:@selector(testThreadStatus) object:@100];
        // 2. 啓動線程start - runnable
        [self.t start];
        self.t.name = @"學習線程";
    }
}
 
 - (void)testThreadStatus {
    // running
    for (int i = 0; i<10; i++) {
        // blocked
        if (i == 2) {
            sleep(1);
        }
    }
    [self.t cancel];
}
複製代碼

流程圖：

線程池工做原理

在線程的生命週期中，須要考慮到當前的可調度線程池。 首先須要判斷當前線程池的大小是否小於核心線程池大小，若是是小於，則直接建立線程去執行任務；若是是大於，則沒有能力開闢新的線程去執行任務，只能依賴現有的線程，則須要判斷工做隊列是否已經滿了，若是沒有滿，則將任務push到隊列，執行任務；若是滿了，判斷線程池裏的線程是否都工做，若是沒有，則利用線程去執行任務；若是都在工做，則進入飽和策略。

飽和策略：

• Abort策略（停止策略）默認策略，新任務提交時直接拋出未檢查的異常RejectedExecutionException，該異常可由調用者捕獲
• Discard策略（拋棄任務）新提交的任務被拋棄
• DiscardOldest策略（拋棄最舊的）隊列的是「隊頭」的任務，而後嘗試提交新的任務。（不適合工做隊列爲優先隊列場景）
• CallerRuns策略（調用者運行）爲調節機制，既不拋棄任務也不拋出異常，而是將某些任務回退到調用者。不會在線程池的線程中執行新的任務，而是在調用exector的線程中運行新的任務

鎖

保證線程的安全，提升性能，具體可參考iOS的鎖

線程和runloop的關係

• 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裏
• 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
• runloop在第一次獲取時被建立，在線程結束時被銷燬
• 對於主線程來講，runloop在程序一啓動就默認建立好了
• 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