线程和进程的区别
进程
- 程序的一次执行过程,是临时的有生命期,动态产生,动态消亡
- 可以多个进程并发执行,每个
进程之间相互独立
,运行在专有且受保护的内存空间中 - 是系统进行资源分配和调度的一个独立单元
- 由程序、数据、进程控制块三部分组成
- 操作系统分配资源的最小单元
- 进程切换消耗资源大
线程
- 线程是
CPU调度的最小单元
,线程没有地址空间,饱汉子进程地址空间中 - 一个进程由一个或多个线程组成,进程的所有任务都是在线程中执行的
- 程序启动会默认
开启一条线程(主线程)
- 同一进程下,各个线程
共享程序的内存空间和资源
- 线程的切换比进程切换快,一个线程奔溃后整个进程都会死掉
- 线程不能独立执行,必须依赖进程
线程和Runloop的关系
-
线程和Runloop是一一对应的
,一个runloop对应一个核心线程,因为runloop是可以嵌套的,但核心的只有一个
,他们的对应关系保存在一个全局字典中 -
runloop可以管理线程
,当runloop开启后,线程会在任务执行完后进入休眠状态,需要执行任务时会被唤醒 - runloop在第一次获取时创建,线程结束后自动销毁
主线程的runloop在程序启动时默认创建了
-
子线程的runloop是已懒加载的方式创建的
,所以在子线程使用定时器要确保子线程的runloop是否创建
多线程
对于单核CPU同一时间只有一条线程
,iOS中的多线程执行
本质是:CPU在多任务直接快速切换
,由于调度速度快就造成多线程“同时“执行
的效果,其中切换任务的时间间隔叫时间片
优点
提高执行效率
-
提高资源的利用率
,如CPU、内存
缺点
- 开启线程需要占用一定的内存空间,默认512kb
- 大量的线程会占用过多的内存空间,降低程序的性能
- 线程越多,CPU在线程的开销越大
- 程序设计更复杂,如线程通信和多线程数据共享
线程的生命周期
主要分为五步:新建--就绪--运行--阻塞--死亡
- 1、新建:实例化线程对象
- 2、就绪:当线程对象调用
start
会将其加入可调度线程池
中,等待CPU调用, - 3、运行:
CPU调度线程执行任务
, - 4、阻塞:使用
sleep或者同步锁等方式
,阻塞线程执行 - 5、死亡:线程执行完毕或者线程内部终止执行(如exit方法,奔溃等)
线程执行的快慢条件:优先级
、任务的复杂度
、CPU调度情况
线程池
- 【第一步】判断核心线程池中是否都在执行任务
- NO:创建新的工作线程去执行任务
- YES:跳转到【第二步】
- 【第二步】判断线程池中工作队列是否饱满
- NO:将任务存储到工作队列,等待CPU调度
- YES:跳转到【第三步】
- 【第三步】判断线程池中的线程是否都处于执行状态
- NO:安排可调度线程池中空余线程去执行任务
- YES:跳转到【第四步】
- 【第四步】交给饱和策略去执行
-
AbortPolicy
:直接抛出RejectedExecutionExeception
异常阻止程序运行 -
CallerRunsPolicy
:将任务返回给调度者 -
DisOldestPolicy
:丢弃等待最久的任务 -
DisCardPolicy
:丢弃整个任务
-
iOS 多线程实现方案
互斥锁和自旋锁
当多个线程同时访问一块资源时,容易引发数据错乱和数据安全问题,我们可以通过互斥锁(同步锁)
或者自旋锁
来解决
互斥锁(同步锁@synchronized)
- 已休眠形式等待唤醒执行
- 开销大于自旋锁,但是一劳永逸
- 确保同一时间只有一条线程能执行
- 能够加锁
任意NSObject对象
- 锁定的范围应该尽量小,范围越大,效率越差
- 锁对象要确保所有线程都能访问
- 如果只有一个地方需要加锁,大多使用self,避免单独再创建一个对象
自旋锁
- 一直占用CPU,不会引起调度者休眠,调度者会一直循环判断自旋锁的保持者是否释放了锁,是一个死循环检测,起始开销低,随着锁的时间加长,开销成线性增长
- 效率比互斥锁高
- 容易造成死锁
atomic 和 nonatomic
主要用来修饰属性
atomic原子锁
- 原子属性
- 为多线程开发准备,MAC开发中常用
- 线程安全的,在属性的
setter
方法中,增加了自旋锁
,确保多读单写
- 消耗大量资源
nonatomic非原子锁
- 非原子属性
- 非线程安全,没有锁,性能高
- iOS中常用
线程通信
在Threading Programming Guide文档中,线程间的通讯有以下几种方式
【直接消息传递】:通过
performSelector
一系列方法,可以实现由某一线程指定到目标线程。因为任务的执行上下文是目标线程,这种方式发送的消息会被自动序列化【全局变量、共享内存块、共享对象】:虽然这种方式即快速又高效,但是很脆弱,多线程访问时可能导致竞争、数据损坏等,
必须使用锁或者其他同步机制保护
【Runloop sources】:自定义的Runloop sources可以让一个线程收到特定的消息,因为
Runloop是由事件驱动的
,所有在没有任务时线程会自动进入休眠
提高线程的效率【消息队列】:用于管理传入和传出数据,简单方便,但是效率低
【条件执行】:是一种
同步工具
,用于控制线程合适执行代码的特定部分【Ports 和 sockets】:基于
端口的通信
,非常可靠
,端口和套接字可用于外部实体(例如其他进程和服务)进行通信,端口通讯需要将端口添加到主线程的Runloop中
,不然不会有回调【Cocoa 分布式对象】:基于端口通信的高级实现,开销大,适合进程之间的通信