- 说下线程和进程的区别?(要注意强调进程通信和同步)
一个程序运行后,就是一个进程,默认会开启一个线程,叫做主线程,这个线程主要用于显示/刷新界面和处理UI事件(比如点击事件,滚动事件,拖拽事件),要注意的是不要将比较耗时的操作放到主线程,耗时的操作会卡主主线程,影响用户体验,如果程序中有比较耗时的操作,比如网络请求,就会创建一个线程用于网络请求, 所以线程是程序的基本执行单元, 一个进程可以有多个线程,但是一个进程至少有一个线程.系统资源是分配给进程的,被进程的所有线程共享
知识点
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进程
- 进程是指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且受保护的内存空间内
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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
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进程与线程的区别
- 一个线程只能属于一个进程,而一个进程可以有多个线程, 但至少有一个线程, 线程是操作系统可识别的最小执行和调度单位
- 资源分配给进程, 同一进程的所有线程共享该进程的所有资源
多线程(一个进程可以开启多条线程, 每条线程可以并行执行不同的任务,这个技术可以提高程序的执行效率)
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多线程原理
- 同一时间, CPU只能处理一条线程,只有一条线程在工作
- 多线程并发执行,其实是CPU快速在多条线程之间切换
- 如果CPU切换的足够快,就造成了多线程并发执行的假象
多线程优点
- 能提高程序的执行效率
- 能提高CPU,内存的利用率
多线程缺点
- 创建多线程是有开销的, 开辟空间, 线程间的通信问题
- 开启大量线程,会降低程序的性能(线程越多, 在调度线程上的开销就越大)
- 线程之间的通信, 多线程的数据共享
多线程中会出现的问题
- 临界代码段 - 指的是不能同时被两个线程访问的代码段, 比如一个变量,被并发进程访问后可能会改变变量值, 造成数据污染(数据共享问题)
- 竞态条件 - 当多个线程同时访问共享数据时, 会放生争用情形,第一个线程读取改变了一个变量的值, 第二个线程也读取改变了这个变量的值, 两个线程通知操作了该变量, 此时他们会发生竞争来看哪个线程会最后写入这个变量, 最后写入的值将会被保留下来
- 死锁 - 多个线程都要等待对方完成某个操作才能进行下一步, 这时就发生了死锁
- 线程安全 - 一段线程安全的代码(对象), 可以同时被多个线程或并发的任务调度,不会产生问题,非线程安全的只能按次序被访问
如何保证线程安全
- 所有Mutable(可变)对象都是非线程安全的, 所有Immutable对象都是线程安全的, 使用Mutable对象,一定要用同步锁来同步来访问(@synchronized)
- 互斥锁: 能够防止多线程抢夺资源造成的数据安全问题, 但是需要消耗大量的资源
- 原子属性(atomic)加锁 atomic和nonatomic是否为属性的setter方法加锁
iOS中多线程的实现方案
线程生命周期
- 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
- 运行:线程执行
- 阻塞:若需要,可以使线程休眠或者锁, 阻塞线程执行
- 死亡: 线程执行完毕或被终止
- 还有exit和cancel
- pthread(基于C,跨平台,使用难度大,需要程序员管理线程生命周期)
- NSThread(基于OC, 简单易用,可直接操作线程对象,需要程序员管理线程生命周期)
- GCD(基于C,用于替代NSThread的线程技术, 自动管理线程声明周期)
- NSOperation(基于GCD,就是让GCD更加面向对象, 自动管理线程声明周期)
NSOperation和GCD
GCD优点: GCD主要与block结合使用,代码简洁高效
- NSOperation拥有更多的函数可用,NSOperationQueue是在GCD基础上实现的,是GCD更高一层的抽象
- 在NSOperationQueue中, 可以建立各个NSOperation之间的依赖关系
- NSOperationQueue支持KVO,可以监测operation是否在执行(isExecuted), 是否结束(isFinished),是否取消(isCanceld)
- GCD只支持FIFO的队列(FIFO:先进先出), 而NSOperationQueue可以调整队列的执行顺序(通过调整权重),NSOperationQueue可以方便的管理并发,NSOperation之间的优先级
使用NSOperationQueue的情况
- 各个操作之间有依赖关系
- 操作需要取消, 暂停
- 并发管理
- 控制操作之间的优先级
- 限制同时执行的线程数量
- 让线程在某时刻停止/继续
使用GCD的情况
一般的需求很简单的多线程操作,用GCD
GCD(Grand Central Dispatch)大中枢派发
//回到主线程操作
//1
[self performSelectorOnMainThread:@selector(downLoad) withObject:nil waitUntilDone:YES];
//2,GCD
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"要执行的操作");
});
//3,NSOperationQueue
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
NSLog(@"要执行的操作");
}];
GCD核心概念 任务和队列
有两个执行任务的函数:(同步,异步):区别是会不会创建的新的线程 有两种队列(并行,串行)
- 串行:顺序执行
- 并行:有多少线程就在所有线程中同时执行任务
GCD常用
//GCD默认提供的全局并行队列 参数1: 队列的优先级 参数2: 保留参数
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//GCD默认提供的全局串行队列 - 主队列
dispatch_queue_t main = dispatch_get_main_queue();
//手动创建并发队列 参数1: 队列名 参数2: 队列属性
dispatch_queue_t queueCreate = dispatch_queue_create("Never", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
//GCD线程间通信
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
//耗时操作
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
//回主线程
});
});
GCD其他用法
//GCD延迟操作
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
//要执行的代码
});
//GCD一次性执行
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
//只会执行一次的代码: 如创建单例
});
//GCD栅栏函数 - 在异步函数中控制任务的执行顺序, 只有当栅栏函数执行完毕之后才会执行后面的任务
//注意: 栅栏函数不能使用全局并发队列
dispatch_barrier_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
});
//GCD的快速遍历
dispatch_apply(1000, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
NSLog(@"%ld", index);
});
//GCD调度组(Dispatch_groups): Dispatch_group会在整个组的任务都完成时发出通知, 这些任务可以是同步的, 也可以是异步的, 即便在不同的队列也行, 对多个异步任务的完成进行监控
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
//创建一个dispatch_group
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//手动通知进入dispatch_group_t(必须保证 dispatch_group_enter 和 dispatch_group_leave成对出现)
dispatch_group_enter(group);
NSLog(@"任务一");
[NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
NSLog(@"任务二");
NSLog(@"任务三");
//手动通知结束
dispatch_group_leave(group);
//等待所有任务执行完毕
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
//刷新UI
});
});
//用法二
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
// 创建一个dispatch_group
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
// 手动通知进入dispatch_group_t(你必须保证 dispatch_group_enter 和 dispatch_group_leave 成对出现，否则你可能会遇到诡异的崩溃问题)
dispatch_group_enter(group);
NSLog(@"任务1");
[NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
NSLog(@"任务2");
NSLog(@"任务3");
// 手动通知结束dispatch_group_t
dispatch_group_leave(group);
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"拉回主线程刷新UI");
});
});
GCD可以取消, 暂停和重新开始任务吗?
iOS8之后可以调用dispatch_block_cancel来取消
- (void)gcdBlockCancel{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcdtest.www", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_block_t block1 = dispatch_block_create(0, ^{
sleep(5);
NSLog(@"block1 %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_block_t block2 = dispatch_block_create(0, ^{
NSLog(@"block2 %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_block_t block3 = dispatch_block_create(0, ^{
NSLog(@"block3 %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, block1);
dispatch_async(queue, block2);
dispatch_block_cancel(block3);
}
但是: dispatch_block_cancel也只能取消尚未执行的任务, 对正在执行的任务不起作用
dispatch_suspend: 暂停
dispatch_resume: 恢复执行
NSOperation:配合使用NSOperation和NSOperationQueue实现多线程编程
- 先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
- 然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中
- 系统会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来
- 取出来的NSOperation封装的操作放到一条新线程中执行
创建操作
NSOperation是个抽象类, 不能用来封装操作, 只有使用它的子类来封装操作
- 使用子类NSInvocationOperation
- 使用子类NSBlockOperation
- 自定义继承自NSOperation的子类, 通过实现内部相应的方法来封装操作
//1. 创建NSInvocationOperation对象
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task) object:nil];
//2. 调用start方法执行操作
[op start];
//1. 创建NSBlockOperation对象
NSBlockOperation *opBlock = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
//耗时操作
}];
//2. 调用start开始执行操作
[opBlock start];
创建队列
NSOperationQueue一共有两种队列:主队列,自定义队列. 其中自定义队列同时包含并发功能
//主队列
NSOperationQueue *queueMain = [NSOperationQueue mainQueue];
//自定义队列
NSOperationQueue *opQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];
最大并发操作数maxConcurrentOperationCount
- maxConcurrentOperationCount 默认情况下为-1, 表示不进行限制, 可进行并发执行
- maxConcurrentOperationCount = 1时, 表示是串行队列
- maxConcurrentOperationCount > 1时, 并发队列
操作依赖addDependency
- addDependency 添加依赖
- removeDependency 移除依赖
- dependencies 属性dependencies是一个数组, 表示当前操作开始前要完成这个数组内的所有操作
NSOperation优先级queuePriority
// 优先级的取值
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) { NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};
NSOperation, NSOperationQueue线程同步和线程安全(NSOperation非线程安全)
- 线程安全：如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作（更改变量），一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。 - 线程同步：可理解为线程 A 和 线程 B 一块配合，A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果，于是停下来，示意 B 运行；B 依言执行，再将结果给 A；A 再继续操作
要安全就加锁(GCD也不是线程安全的)
NSOperation常用
- (void)cancel; 取消操作
- (BOOL)isFinished;是否结束
- (BOOL)isCancelled;是否取消
- (BOOL)isExecuting;是否正在运行
- (BOOL)isReady;是否准备就绪
- (void)waitUntilFinished; 阻塞当前线程，直到该操作结束。可用于线程执行顺序的同步。
- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block; completionBlock 会在当前操作执行完毕时执行 completionBlock。
- (void)addDependency:(NSOperation *)op; 添加依赖，使当前操作依赖于操作 op 的完成。
- (void)removeDependency:(NSOperation *)op; 移除依赖，取消当前操作对操作 op 的依赖。
@property (readonly, copy) NSArray<NSOperation *> *dependencies; 在当前操作开始执行之前完成执行的所有操作对象数组。
NSOperationQueue常用属性和方法
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取消/暂停/恢复操作
- (void)cancelAllOperations; 可以取消队列的所有操作。
- (BOOL)isSuspended; 判断队列是否处于暂停状态。 YES 为暂停状态，NO 为恢复状态。
- (void)setSuspended:(BOOL)b; 可设置操作的暂停和恢复，YES 代表暂停队列，NO 代表恢复队列。
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操作同步
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished; 阻塞当前线程，直到队列中的操作全部执行完毕。
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添加/获取操作`
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block; 向队列中添加一个 NSBlockOperation 类型操作对象。
- (void)addOperations:(NSArray *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait; 向队列中添加操作数组，wait 标志是否阻塞当前线程直到所有操作结束
- (NSArray *)operations; 当前在队列中的操作数组（某个操作执行结束后会自动从这个数组清除）。
- (NSUInteger)operationCount; 当前队列中的操作数。
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获取队列
- (id)currentQueue; 获取当前队列，如果当前线程不是在 NSOperationQueue 上运行则返回 nil。
- (id)mainQueue; 获取主队列。
