关于多线程的基本概念

图片来自500px

文 || 張贺

进程:

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序。每个进程之间是独立的,每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内。

进程

Xcode正在运行,它是一个进程。终端没有运行,它不是一个进程,只是一个应用程序。

线程:

1个进程要想执行任务,必须得有线程(每1个进程至少要有1条线程),线程是进程的基本执行单元,一个进程(程序)的所有任务都在线程中执行。

线程

打开活动监视器,查看当前运行的进程和进程所开启的线程。

线程的串行:

1个线程中任务的执行是串行的,如果要在1个线程中执行多个任务,那么只能一个一个地按顺序执行这些任务。也就是说,在同一时间内,1个线程只能执行1个任务。

多线程:

即1个进程中可以开启多条线程,每条线程可以并行(同时)执行不同的任务。

线程的并行:

并行即同时执行。比如同时开启3条线程分别下载3个文件(分别是文件A、文件B、文件C)。

多线程并发执行的原理:

在同一时间里,CPU只能处理1条线程,只有1条线程在工作(执行)。多线程并发(同时)执行,其实是CPU快速地在多条线程之间调度(切换),如果CPU调度线程的时间足够快,就造成了多线程并发执行的假象。

多线程的优缺点:
  • 优点
    能适当提高程序的执行效率。
    能适当提高资源利用率(CPU、内存利用率)。
  • 缺点
    开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下,主线程占用1M,子线程占用512KB),如果开启大量的线程,会占用大量的内存空间,降低程序的性能。
    线程越多,CPU在调度线程上的开销就越大。
    程序设计更加复杂:比如线程之间的通信、多线程的数据共享
多线程在iOS开发中的应用:
  • 主线程
    一个iOS程序运行后,默认会开启1条线程,称为“主线程”或“UI线程”。
    作用:刷新显示UI,处理UI事件。
    使用注意:不要将耗时操作放到主线程中去处理,会卡住线程。
iOS中多线程的实现方案:

| 多线程技术| 特点 | 使用语言|使用频率|线程生命周期|
| :-------------: |:-------------| :-----:||:-------------:||:-------------:|
| pthread |(1)一套通用的多线程API
(2)适用于Unix\Linux\Windows等系统
(3)跨平台\可移植
(4)使用难度大 | C语言 |几乎不用|由程序员进行管理|
| NSThread | (1)使用更加面向对象
(2)简单易用,可直接操作线程对象 | OC语言 |偶尔使用|由程序员进行管理|
| GCD | (1)旨在替代NSThread等线程技术
(2)充分利用设备的多核(自动) | OC语言 |经常使用|自动管理|
| NSOperation | (1)基于GCD(底层是GCD)
(2)比GCD多了一些更简单实用的功能(3)使用更加面向对象 | OC语言 |经常使用|自动管理|

关于GCD的概念:

GCD有两个核心的概念:队列和任务。

队列:

GCD的队列可以分为两大类型:并发队列、串行队列。

  • 并发队列(DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
    可以让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程同时执行任务)并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效。
    获得并发队列:
    //第一个参数:队列的名称 (C语言字符串)
    //第二个参数:队列的属性
    //DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT(并发队列)
    //DISPATCH_QUEUE_SERIAL(串行队列)
    dispatch_queue_t ConcurrentQueue =
    dispatch_queue_create("DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

使用dispatch_get_global_queue(0, 0);获取全局的并发队列

  • 串行队列(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
    让任务一个接着一个地执行(一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)
    获得串行队列:
    //第二个参数可以传NULL表示串行队列
    dispatch_queue_t SerialQueue =
    dispatch_queue_create("DISPATCH_QUEUE_SERIAL", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

特殊的串行队列-主队列:
主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列,放在主队列中的任务,都会放到主线程中执行。
使用dispatch_get_main_queue();获得主队列。

同步和异步
  • 同步:只能在当前线程中执行任务,不具备开启新线程的能力
    用同步的方式执行任务 dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
  • 异步:可以在新的线程中执行任务,具备开启新线程的能力
    用异步的方式执行任务 dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

小结:
同步函数不具备开启线程的能力,无论是什么队列都不会开启线程;异步函数具备开启线程的能力,开启几条线程由队列决定(串行队列只会开启一条新的线程,并发队列会开启多条线程)。

01 、异步函数+并发队列:开启多条线程,并发执行任务
02 、异步函数+串行队列:开启一条线程,串行执行任务
03 、同步函数+并发队列:不开线程,串行执行任务
04 、同步函数+串行队列:不开线程,串行执行任务
05 、异步函数+主队列:不开线程,在主线程中串行执行任务
06 、同步函数+主队列:不开线程,串行执行任务(注意死锁发生)
07 、注意同步函数和异步函数在执行顺序上面的差异

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