一、基本概念
01 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。-
02 线程
- 2-1 基本概念
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。 - 2-2 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。
- 2-1 基本概念
-
03 多线程
- 3-1 基本概念
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。 - 3-2 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。 - 3-3 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 - 3-4 多线程优缺点
- 优点
1)能适当提高程序的执行效率。
2)能适当提高资源利用率(CPU、内存利用率) - 缺点
1)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。
2)线程越多,CPU在调度线程上的开销就越大。
3)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
- 优点
- 3-1 基本概念
-
04 多线程在iOS开发中的应用
- 4-1 主线程
1)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”。
2)作用。刷新显示UI,处理UI事件。 - 4-2 使用注意
1)不要将耗时操作放到主线程中去处理,会卡住线程。
2)和UI相关的刷新操作必须放到主线程中进行处理。
- 4-1 主线程
-
05 iOS中多线程的实现方案
-
5-1 pthread
- a.特点:
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 - b.使用语言:c语言
- c.使用频率:几乎不用
- d.线程生命周期:由程序员进行管理
- a.特点:
-
5-2 NSThread
- a.特点:
1)使用更加面向对象
2)简单易用,可直接操作线程对象 - b.使用语言:OC语言
- c.使用频率:偶尔使用
- d.线程生命周期:由程序员进行管理
- a.特点:
-
5-3 GCD
- a.特点:
1)旨在替代NSThread等线程技术
2)充分利用设备的多核(自动) - b.使用语言:C语言
- c.使用频率:经常使用
- d.线程生命周期:自动管理
- a.特点:
-
5-4 NSOperation
- a.特点:
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 - b.使用语言:OC语言
- c.使用频率:经常使用
- d.线程生命周期:自动管理
- a.特点:
-
二、pthread
说明:pthread的基本使用(需要包含头文件)
//使用pthread创建线程对象
pthread_t thread;
NSString *name = @"abc";
//使用pthread创建线程
//第一个参数:线程对象地址
//第二个参数:线程属性
//第三个参数:指向函数的指针
//第四个参数:传递给该函数的参数
pthread_create(&thread, NULL, run, (__bridge void *)(name));
三、NSThread
(1)NSThread的基本使用
//第一种创建线程的方式:alloc init.
//特点:需要手动开启线程,可以拿到线程对象进行详细设置
//创建线程
/*
第一个参数:目标对象
第二个参数:选择器,线程启动要调用哪个方法
第三个参数:前面方法要接收的参数(最多只能接收一个参数,没有则传nil)
*/
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"abc"];
//启动线程
[thread start];
//第二种创建线程的方式:分离出一条子线程
//特点:自动启动线程,无法对线程进行更详细的设置
/*
第一个参数:线程启动调用的方法
第二个参数:目标对象
第三个参数:传递给调用方法的参数
*/
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:@"我是分离出来的子线程"];
//第三种创建线程的方式:后台线程
//特点:自动启动县城,无法进行更详细设置
[self performSelectorInBackground:@selector(run:) withObject:@"我是后台线程"];
(2)设置线程的属性
//设置线程的属性
//设置线程的名称
thread.name = @"线程A";
//设置线程的优先级,注意线程优先级的取值范围为0.0~1.0之间,1.0表示线程的优先级最高,如果不设置该值,那么理想状态下默认为0.5
thread.threadPriority = 1.0;
(3)线程的状态(了解)
//线程的各种状态:新建-就绪-运行-阻塞-死亡
//常用的控制线程状态的方法
[NSThread exit];//退出当前线程
[NSThread sleepForTimeInterval:2.0];//阻塞线程
[NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2.0]];//阻塞线程
//注意:线程死了不能复生
(4)线程安全
01 前提:多个线程访问同一块资源会发生数据安全问题
02 解决方案:加互斥锁
03 相关代码:@synchronized(self){}
04 专业术语-线程同步
05 原子和非原子属性(是否对setter方法加锁)
(5)线程间通信
-(void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event
{
// [self download2];
//开启一条子线程来下载图片
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadImage) toTarget:self withObject:nil];
}
-(void)downloadImage
{
//1.确定要下载网络图片的url地址,一个url唯一对应着网络上的一个资源
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p6.qhimg.com/t01d2954e2799c461ab.jpg"];
//2.根据url地址下载图片数据到本地(二进制数据
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
//3.把下载到本地的二进制数据转换成图片
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
//4.回到主线程刷新UI
//4.1 第一种方式
// [self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
//4.2 第二种方式
// [self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:YES];
//4.3 第三种方式
[self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];
}
(6)如何计算代码段的执行时间
//第一种方法
NSDate *start = [NSDate date];
//2.根据url地址下载图片数据到本地(二进制数据)
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
NSDate *end = [NSDate date];
NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",[end timeIntervalSinceDate:start]);
//第二种方法
CFTimeInterval start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
CFTimeInterval end = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",end - start);
四、GCD
(1)GCD基本知识
01 两个核心概念-队列和任务
02 同步函数和异步函数
(2)GCD基本使用【重点】
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
(3)GCD线程间通信
//0.获取一个全局的队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
//1.先开启一个线程,把下载图片的操作放在子线程中处理
dispatch_async(queue, ^{
//2.下载图片
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://h.hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/6a63f6246b600c3320b14bb3184c510fd8f9a185.jpg"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
NSLog(@"下载操作所在的线程--%@",[NSThread currentThread]);
//3.回到主线程刷新UI
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.imageView.image = image;
//打印查看当前线程
NSLog(@"刷新UI---%@",[NSThread currentThread]);
});
});
(4)GCD其它常用函数
01 栅栏函数(控制任务的执行顺序)
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"--dispatch_barrier_async-");
});
02 延迟执行(延迟·控制在哪个线程执行)
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
NSLog(@"---%@",[NSThread currentThread]);
});
03 一次性代码(注意不能放到懒加载)
-(void)once
{
//整个程序运行过程中只会执行一次
//onceToken用来记录该部分的代码是否被执行过
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
NSLog(@"-----");
});
}
04 快速迭代(开多个线程并发完成迭代操作)
dispatch_apply(subpaths.count, queue, ^(size_t index) {
});
05 队列组(同栅栏函数)
//创建队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//队列组中的任务执行完毕之后,执行该函数
dispatch_group_notify(dispatch_group_t group,dispatch_queue_t queue,dispatch_block_t block);
06 进入群组和离开群组
dispatch_group_enter(group);//执行该函数后,后面异步执行的block会被gruop监听
dispatch_group_leave(group);//异步block中,所有的任务都执行完毕,最后离开群组
//注意:dispatch_group_enter|dispatch_group_leave必须成对使用
07 GCD中的定时器
//0.创建一个队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
//1.创建一个GCD的定时器
/*
第一个参数:说明这是一个定时器
第四个参数:GCD的回调任务添加到那个队列中执行,如果是主队列则在主线程执行
*/
dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
//2.设置定时器的开始时间,间隔时间以及精准度
//设置开始时间,三秒钟之后调用
dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,3.0 *NSEC_PER_SEC);
//设置定时器工作的间隔时间
uint64_t intevel = 1.0 * NSEC_PER_SEC;
/*
第一个参数:要给哪个定时器设置
第二个参数:定时器的开始时间DISPATCH_TIME_NOW表示从当前开始
第三个参数:定时器调用方法的间隔时间
第四个参数:定时器的精准度,如果传0则表示采用最精准的方式计算,如果传大于0的数值,则表示该定时切换i可以接收该值范围内的误差,通常传0
该参数的意义:可以适当的提高程序的性能
注意点:GCD定时器中的时间以纳秒为单位(面试)
*/
dispatch_source_set_timer(timer, start, intevel, 0 * NSEC_PER_SEC);
//3.设置定时器开启后回调的方法
/*
第一个参数:要给哪个定时器设置
第二个参数:回调block
*/
dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
NSLog(@"------%@",[NSThread currentThread]);
});
//4.执行定时器
dispatch_resume(timer);
//注意:dispatch_source_t本质上是OC类,在这里是个局部变量,需要强引用
self.timer = timer;
GCD定时器补充
/*
DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER 定时响应(定时器事件)
DISPATCH_SOURCE_TYPE_SIGNAL 接收到UNIX信号时响应
DISPATCH_SOURCE_TYPE_READ IO操作,如对文件的操作、socket操作的读响应
DISPATCH_SOURCE_TYPE_WRITE IO操作,如对文件的操作、socket操作的写响应
DISPATCH_SOURCE_TYPE_VNODE 文件状态监听,文件被删除、移动、重命名
DISPATCH_SOURCE_TYPE_PROC 进程监听,如进程的退出、创建一个或更多的子线程、进程收到UNIX信号
下面两个都属于Mach相关事件响应
DISPATCH_SOURCE_TYPE_MACH_SEND
DISPATCH_SOURCE_TYPE_MACH_RECV
下面两个都属于自定义的事件,并且也是有自己来触发
DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_ADD
DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_OR
*/
使用Crearte函数创建的并发队列和全局并发队列的主要区别:
1.全局并发队列在整个应用程序中本身是默认存在的,并且对应有高优先级、默认优先级、低优先级和后台优先级一共四个并发队列,我们只是选择其中的一个直接拿来用。而Crearte函数是实打实的从头开始去创建一个队列。
2.在iOS6.0之前,在GCD中凡是使用了带Create和retain的函数在最后都需要做一次release操作。而主队列和全局并发队列不需要我们手动release。当然了,在iOS6.0之后GCD已经被纳入到了ARC的内存管理范畴中,即便是使用retain或者create函数创建的对象也不再需要开发人员手动释放,我们像对待普通OC对象一样对待GCD就OK。
3.在使用栅栏函数的时候,苹果官方明确规定栅栏函数只有在和使用create函数自己的创建的并发队列一起使用的时候才有效(没有给出具体原因)
4.其它区别涉及到XNU内核的系统级线程编程,不一一列举。
5.给出一些参考资料(可以自行研究):
Libdispatch版本源码:http://www.opensource.apple.com/source/libdispatch/libdispatch-187.5/
五、NSOperation
- 2.1 NSOperation基本使用
(1)相关概念
01 NSOperation是对GCD的包装
02 两个核心概念【队列+操作】
(2)基本使用
01 NSOperation本身是抽象类,只能只有它的子类
02 三个子类分别是:NSBlockOperation、NSInvocationOperation以及自定义继承自NSOperation的类
03 NSOperation和NSOperationQueue结合使用实现多线程并发
(3)相关代码
// 01 NSInvocationOperation
//1.封装操作
/*
第一个参数:目标对象
第二个参数:该操作要调用的方法,最多接受一个参数
第三个参数:调用方法传递的参数,如果方法不接受参数,那么该值传nil
*/
NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc]
initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
//2.启动操作
[operation start];
-------------------------------------------------
// 02 NSBlockOperation
//1.封装操作
/*
NSBlockOperation提供了一个类方法,在该类方法中封装操作
*/
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//在主线程中执行
NSLog(@"---download1--%@",[NSThread currentThread]);
}];
//2.追加操作,追加的操作在子线程中执行
[operation addExecutionBlock:^{
NSLog(@"---download2--%@",[NSThread currentThread]);
}];
[operation addExecutionBlock:^{
NSLog(@"---download3--%@",[NSThread currentThread]);
}];
//3.启动执行操作
[operation start];
----------------------------------------------
// 03 自定义NSOperation
//如何封装操作?
//自定义的NSOperation,通过重写内部的main方法实现封装操作
-(void)main
{
NSLog(@"--main--%@",[NSThread currentThread]);
}
//如何使用?
//1.实例化一个自定义操作对象
XMGOperation *op = [[XMGOperation alloc]init];
//2.执行操作
[op start];
- 2.2 NSOperationQueue基本使用
(1)NSOperation中的两种队列
01 主队列 通过mainQueue获得,凡是放到主队列中的任务都将在主线程执行
02 非主队列 直接alloc init出来的队列。非主队列同时具备了并发和串行的功能,通过设置最大并发数属性来控制任务是并发执行还是串行执行
(2)相关代码
//自定义NSOperation
-(void)customOperation
{
//1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
//2.封装操作
//好处:1.信息隐蔽
//2.代码复用
XMGOperation *op1 = [[XMGOperation alloc]init];
XMGOperation *op2 = [[XMGOperation alloc]init];
//3.添加操作到队列中
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
}
//NSBlockOperation
- (void)block
{
//1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
//2.封装操作
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);
}];
[op2 addExecutionBlock:^{
NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]);
}];
[op2 addExecutionBlock:^{
NSLog(@"4----%@",[NSThread currentThread]);
}];
//3.添加操作到队列中
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
//补充:简便方法
[queue addOperationWithBlock:^{
NSLog(@"5----%@",[NSThread currentThread]);
}];
}
//NSInvocationOperation
- (void)invocation
{
/*
GCD中的队列:
串行队列:自己创建的,主队列
并发队列:自己创建的,全局并发队列
NSOperationQueue
主队列:[NSOperationQueue mainqueue];凡事放在主队列中的操作都在主线程中执行
非主队列:[[NSOperationQueue alloc]init],并发和串行,默认是并发执行的
*/
//1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
//2.封装操作
NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download1) object:nil];
NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download2) object:nil];
NSInvocationOperation *op3 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download3) object:nil];
//3.把封装好的操作添加到队列中
[queue addOperation:op1];//[op1 start]
[queue addOperation:op2];
[queue addOperation:op3];
}
- 2.3 NSOperation其它用法
(1)设置最大并发数【控制任务并发和串行】
//1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
//2.设置最大并发数
//注意点:该属性需要在任务添加到队列中之前进行设置
//该属性控制队列是串行执行还是并发执行
//如果最大并发数等于1,那么该队列是串行的,如果大于1那么是并行的
//系统的最大并发数有个默认的值,为-1,如果该属性设置为0,那么不会执行任何任务
queue.maxConcurrentOperationCount = 2;
(2)暂停和恢复以及取消
//设置暂停和恢复
//suspended设置为YES表示暂停,suspended设置为NO表示恢复
//暂停表示不继续执行队列中的下一个任务,暂停操作是可以恢复的
if (self.queue.isSuspended) {
self.queue.suspended = NO;
}else
{
self.queue.suspended = YES;
}
//取消队列里面的所有操作
//取消之后,当前正在执行的操作的下一个操作将不再执行,而且永远都不在执行,就像后面的所有任务都从队列里面移除了一样
//取消操作是不可以恢复的
[self.queue cancelAllOperations];
---------自定义NSOperation取消操作--------------------------
-(void)main
{
//耗时操作1
for (int i = 0; i<1000; i++) {
NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]);
}
NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++");
//苹果官方建议,每当执行完一次耗时操作之后,就查看一下当前队列是否为取消状态,如果是,那么就直接退出
//好处是可以提高程序的性能
if (self.isCancelled) {
return;
}
//耗时操作2
for (int i = 0; i<1000; i++) {
NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]);
}
NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++");
}
- 2.4 NSOperation实现线程间通信
(1)开子线程下载图片
//1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
//2.使用简便方法封装操作并添加到队列中
[queue addOperationWithBlock:^{
//3.在该block中下载图片
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://news.51sheyuan.com/uploads/allimg/111001/133442IB-2.jpg"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
NSLog(@"下载图片操作--%@",[NSThread currentThread]);
//4.回到主线程刷新UI
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
self.imageView.image = image;
NSLog(@"刷新UI操作---%@",[NSThread currentThread]);
}];
}];
(2)下载多张图片合成综合案例(设置操作依赖)
//02 综合案例
- (void)download2
{
NSLog(@"----");
//1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
//2.封装操作下载图片1
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://h.hiphotos.baidu.com/zhidao/pic/item/6a63f6246b600c3320b14bb3184c510fd8f9a185.jpg"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
//拿到图片数据
self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
}];
//3.封装操作下载图片2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://pic.58pic.com/58pic/13/87/82/27Q58PICYje_1024.jpg"];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
//拿到图片数据
self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
}];
//4.合成图片
NSBlockOperation *combine = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//4.1 开启图形上下文
UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
//4.2 画image1
[self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];
//4.3 画image2
[self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];
//4.4 根据图形上下文拿到图片数据
UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
// NSLog(@"%@",image);
//4.5 关闭图形上下文
UIGraphicsEndImageContext();
//7.回到主线程刷新UI
[[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{
self.imageView.image = image;
NSLog(@"刷新UI---%@",[NSThread currentThread]);
}];
}];
//5.设置操作依赖
[combine addDependency:op1];
[combine addDependency:op2];
//6.添加操作到队列中执行
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
[queue addOperation:combine];
}
(3)自定义NSOperation下载图片思路 - 有沙盒缓存(重点中的重点)
- 思路:需要建立images字典(图片缓存)和operations字典(操作缓存);根据图片的URL去images中取图片,如果存在将图片显示到cell上,如果不存在就检查沙盒中存不存在,如果存在加载沙盒中对应的图片,不存在先显示占位图片并根据图片地址查看operations中存不存在下载操作,存在就继续下载,不存在需要建立下载操作放到operations中,等下载完毕后将操作从operations中移除,将图片放到images中;刷新表格并将图片存入沙盒;