学习多线程的目的：就是将耗时操作放到后台去执行。
基本概念
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
• 通过 活动监视器 可以查看 Mac 系统中所开启的进程
线程
• 进程要想执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程
• 程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程或UI 线程
• 线程是进程的基本执行单元，进程的所有任务都在线程中执行
多线程
• 一个进程中可以开启多条线程，每条线程可以同时执行不同的任务
○ 进程 -> 公司
○ 线程 -> 员工
○ 主线程 -> 老板(第一个员工)
• 多线程技术可以提高程序的执行效率
多线程原理
• 同一时间，CPU只能处理一条线程，只有一条线程在执行
• 多线程同时执行，其实是CPU快速地在多条线程之间切换
• 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
• 如果线程非常多，会在多条线程之间来回切换，消耗大量的 CPU 资源
○ 每个线程被调度的次数会降低
○ 线程的执行效率会下降
多线程优缺点
优点
• 能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）
• 能适当提高程序的执行效率
缺点
• 开启线程需要占用一定的内存空间，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
主线程
• 程序启动创建的线程，被称为主线程或UI 线程
• 主线程的作用
○ 显示/刷新 UI 界面
○ 处理 UI 事件：点击、滚动、拖拽等事件
注意：要将耗时操作放在后台线程执行，否则会影响 UI 的流畅度，破坏用户体验
• 所有网络访问都是耗时操作！
iOS中多线程的实现方案
一.pthread
1、简介
- pthread 是 POSIX 多线程开发框架，由于是跨平台的 C 语言框架，在苹果的头文件中并没有详细的注释。
- 要查阅 pthread 有关资料，可以访问 http://baike.baidu.com。
2、导入头文件
#import <pthread.h>
3、pthread演练
// 创建线程，并且在线程中执行 demo 函数
- (void)pthreadDemo
{
/**
参数：
1>指向线程标识符的指针，C 语言中类型的结尾通常
_t/Ref，而且不需要使用 *
-- 在 C 语言中，没有对象的概念，对象是以结构体的方式来实现的。
-- 通常，在C 语言框架中，对象类型以 _t/Ref 结尾，而且声明时不需要使用 *
2>用来设置线程属性
3> 线程运行函数的起始地址
--- 在C 语言中，函数名就是指向函数在内存中的起始地址
--- 类似的一个概念：数组名是指向数组第一个元素的地址。
4>运行函数的参数
在 C 语言中，void *(指向任何地址的指针) 和 OC中的 id(万能指针) 是等价的
参数4的格式： void * (*) (void *)
返回值 (*函数指针) (参数)
返回值：
- 若线程创建成功，则返回0
- 若线程创建失败，则返回出错编号
*/
pthread_t threadId = NULL;
NSString*str = @"Hello Pthread";
int result = pthread_create(&threadId,NULL, demo, (__bridge void *)(str));
if (result == 0)
{
NSLog(@"创建线程OK");
}else {
NSLog(@"创建线程失败%d", result);
}
}
// 后台线程调用函数
void *demo(void
*params) {
NSString *str = (__bridge
NSString *)(params);
NSLog(@"%@ - %@", [NSThreadcurrentThread], str);
returnNULL;
}
4、小结
- 在 C语言中，没有对象的概念，对象是以结构体的方式来实现的。
- 通常，在 C语言框架中，对象类型以 _t/Ref 结尾，而且声明时不需要使用 *
- C 语言中的 void * 和 OC 中的 id 是等价的
- 内存管理
- 在 OC 中，如果是 ARC 开发，编译器会在编译时，会根据代码结构，自动添加retain/release/autorelease
- 但是，ARC 只负责管理 OC 部分的内存管理，而不负责 C
语言 代码的内存管理 - 因此，开发过程中，如果使用的 C 语言框架出现 retain/create/copy/new 等字样的函数，大多都需要 release，否则会出现内存泄漏
- 在混合开发时，如果在 C 和 OC 之间传递数据，需要使用 ____bridge 进行桥接，桥接的目的就是为了告诉编译器如何管理内存。__bridge
表示什么特殊处理都不做。 - 桥接的添加可以借助 Xcode的辅助功能添加。
- MRC 中不需要使用桥接。因为MRC的内存管理需要程序员手动管理。
- 所以,pthread使用起来比较麻烦,而且是手动管理内存,几乎不用
二、NSThread
1.创建和启动线程
•一个NSThread对象就代表一条线程
•创建、启动线程
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];
//线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法
//NSThread 的实例化方法中的 target 指的是开启线程后，在线程中执行 哪一个对象 的 @selector 方法。
•主线程相关用法
+(NSThread *)mainThread;
// 获得主线程
-(BOOL)isMainThread;
// 是否为主线程
+(BOOL)isMainThread;
// 是否为主线程
•获得当前线程
NSThread *current = [NSThread currentThread];
•线程的调度优先级
+(double)threadPriority;
+(BOOL)setThreadPriority:(double)p;
-(double)threadPriority;
-(BOOL)setThreadPriority:(double)p;
调度优先级的取值范围是0.0~1.0，默认0.5，值越大，优先级越高
•线程的名字
-(void)setName:(NSString *)n;
-(NSString *)name;
2.其他创建线程方式
•创建线程后自动启动线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];
•隐式创建并启动线程
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];
•上述2种创建线程方式的优缺点
- p优点：简单快捷
- p缺点：无法对线程进行更详细的设置
3、线程状态
• 新建
○ 实例化线程对象
• 就绪
○ 向线程对象发送 start 消息，线程对象被加入 可调度线程池 等待CPU调度
○ detach 方法和 performSelectorInBackground 方法会直接实例化一个线程对象并加入 可调度线程池
• 运行
○ CPU 负责调度可调度线程池中线程的执行
○ 线程执行完成之前，状态可能会在就绪和运行之间来回切换
○ 就绪和运行之间的状态变化由 CPU 负责，程序员不能干预
• 阻塞
○ 当满足某个预定条件时，可以使用休眠或锁阻塞线程执行
1.sleepForTimeInterval：休眠指定时长
2.sleepUntilDate：休眠到指定日期
3.@synchronized(self)：互斥锁
• 死亡
○ 正常死亡
§ 线程执行完毕
○ 非正常死亡
§ 当满足某个条件后，在线程内部中止执行。
当满足某个条件后，在主线程中止线程对象。
控制线程状态
•启动线程
-(void)start;
//进入就绪状态 -> 运行状态。当线程任务执行完毕，自动进入死亡状态
•阻塞（暂停）线程
+(void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+(void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
//进入阻塞状态
•强制停止线程
+(void)exit;
//进入死亡状态
注意：一旦线程停止（死亡）了，就不能再次开启任务
多线程的安全隐患
•资源共享
p1块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源
p比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件
•当多个线程访问同一块资源时,很容易引发数据错乱和数据安全问题
安全隐患示例01 – 存钱取钱
安全隐患示例02 – 卖票
代码事例:
- (void)saleTickets {
while (YES) {
[NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
@synchronized(self) {
if (self.tickets > 0) {
self.tickets--;
NSLog(@"剩余票数 %d
%@", self.tickets, [NSThread currentThread]);
continue;
}
}
NSLog(@"没票了 %@", [NSThread
currentThread]);
break;
}
}
安全隐患解决– 互斥锁
•互斥锁使用格式
@synchronized(锁对象)
{ //需要锁定的代码 }
注意：锁定1份代码只用1把锁，用多把锁是无效的
•互斥锁的优缺点
优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
缺点：需要消耗大量的CPU资源
•互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源
•相关专业术语：线程同步
线程同步的意思是：多条线程在同一条线上执行（按顺序地执行任务）
互斥锁，就是使用了线程同步技术
互斥锁小结
1.保证锁内的代码，同一时间，只有一条线程能够执行！
2.互斥锁的锁定范围，应该尽量小，锁定范围越大，效率越差！
3.速记技巧 [[NSUserDefaults standardUserDefaults] synchronize];
互斥锁参数
1.能够加锁的任意 NSObject 对象
2.注意：锁对象一定要保证所有的线程都能够访问
3.如果代码中只有一个地方需要加锁，大多都使用 self，这样可以避免单独再创建一个锁对象
原子和非原子属性
•OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择
atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）
nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁
原子属性内部的锁是自旋锁，自旋锁的执行效率比互斥锁高
自旋锁&互斥锁
1、共同点
都能够保证同一时间，只有一条线程执行锁定范围的代码
2、不同点
互斥锁：如果发现有其他线程正在执行锁定的代码，线程会进入休眠状态，等待其他线程执行完毕，打开锁之后，线程会被唤醒
自旋锁：如果发现有其他线程正在执行锁定的代码，线程会以死循环的方式，一直等待锁定代码执行完成。
3、结论
自旋锁更适合执行非常短的代码
无论什么锁，都是要付出代价
•nonatomic和atomic对比
atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备
线程安全
- 多个线程进行读写操作时，仍然能够得到正确结果，被称为线程安全
- 要实现线程安全，必须要用到锁
- 为了得到更佳的用户体验，UIKit不是线程安全的
约定：所有更新UI 的操作都必须主线程上执行！因此，主线程又被称为UI 线程。
iOS开发建议
1.所有属性都声明为 nonatomic
2.尽量避免多线程抢夺同一块资源
3.尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力
线程间通信
•什么叫做线程间通信
在1个进程中，线程往往不是孤立存在的，多个线程之间需要经常进行通信
•线程间通信的体现
- 1个线程传递数据给另1个线程
- 在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务
•线程间通信常用方法
-(void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
-(void)performSelector:(SEL)aSelectoronThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
