多线程的深入浅出(一)

随着现在市场上面的APP日渐趋向成熟,一个合格的iOS程序员已经不再是先前那个只关注与UI绘制和展示的萌新,而是越来越多的去关注APP的性能。那么多线程势必是大家需要深入了解的。那么我们今天就从线程开始把玩一下多线程,同时也是对多线程进行一个总结。


线程的定义

  • 线城是进程的基本执行单元,一个进程的所有任务都在线程中执行
  • 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

进程的定义

  • 进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
  • 每个进程之间是相互独立的,每个进程均运行在其专用的且受保护的内存中

那么,我们举个例子让大家有个更加形象的理解。进程实际上就跟我们任务管理器里面的一个个选项一样,每个选项其实就是一个进程。他们运行在一个独立的受保护的内存中(iOS实际上就是一个单进程,这一点跟安卓有一些不一样,安卓是多进程的)。一个进程里面是可以有多个线程来执行相应的任务的。

进程与线程的关系

  • 地址空间:同一进程的线程共享本进程的地址空间,而进程之间则是独立的地址空间。
  • 资源拥有:同一进程内的线程共享本进程的资源,如内存、I/O,CPU等,但是进程之间的资源是独立的。
  • 一个进程崩溃够,在保护模式下不会对其他的进程产生影响,但是一个线程崩溃整个线程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
  • 进程切换时,消耗的资源大,效率高。所以涉及到频繁的切换时,使用线程要好于进程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作,只能用线程不能用进程。
  • 执行过程:每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。但是线程不能独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制。
  • 线程是处理器调度的基本单位,但是进程不是。

多线程的意义

1、优点

  • 能适当提高程序的执行效率
  • 能适当提高资源的利用率(CPU、内存)
  • 线程上的任务执行完成之后,线程会自动销毁

2、缺点

  • 开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下,每个线程都占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在调用线程上的开销就越大
  • 程序设计更加复杂,比如线程间的通信,多线程的数据共享

多线程的技术方案

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

多线程的生命周期

多线程的生命周期.png

从上面这张图可以看出,多线程的生命周期是这样的:

1、新建一个线程之后标记线程为Runnable就绪状态
2、有CPU去调度线程,当前线程执行完了之后会调度其他的线程去执行其他任务,任务在执行完毕或强制退出之后会死掉
3、当调用sleep、等待同步锁等方法会使线程从线程池中移出,造成Blocked阻塞
4、sleep到时之后又会回到Runnable状态,回到线程池继续调用

线程饱和

饱和原理:

当线程池的大小大于核心线程池的大小时,那么线程池会判断工作队列是不是已经满了,如果没有满,那么它会讲任务提交到工作队列中去,然后创建新的线程去执行任务。反之,如果满了,线程池会判断线程是否都在工作,如果有没有在工作的线程,那么就交给那个线程去执行任务,如果说到这里还是没有线程能执行任务,就会交给饱和策略,此时线程就处于饱和状态。
那么什么是饱和策略?顾名思义就是当前线程池已经饱和了,已经不能去处理多余的线程任务了,就会有一系列的策略去管理。

饱和策略
饱和策略
饱和策略

饱和策略

详细的饱和策略相关的源码分析可以参考这里

未完待续...

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