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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

进程
1. 进程是指系统中正在运行的一个应用程序
2. 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
线程
1. 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
进程与线程的区别
1. 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
2. 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)
多线程原理
1. 同一时间, CPU只能处理一条线程,只有一条线程在工作
2. 多线程并发执行,其实是CPU快速在多条线程之间切换
3. 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

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。
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。
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。
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。

iOS 网络

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知识点

多线程优点

多线程缺点

多线程中会出现的问题

如何保证线程安全

iOS中多线程的实现方案

NSOperation和GCD

使用NSOperationQueue的情况

使用GCD的情况

GCD(Grand Central Dispatch)大中枢派发

GCD核心概念任务和队列

GCD常用

GCD其他用法

GCD可以取消, 暂停和重新开始任务吗?

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

创建操作

创建队列

最大并发操作数maxConcurrentOperationCount

操作依赖addDependency

NSOperation优先级queuePriority

NSOperation, NSOperationQueue线程同步和线程安全(NSOperation非线程安全)

NSOperation常用

NSOperationQueue常用属性和方法

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GCD(Grand Central Dispatch)大中枢派发

GCD核心概念 任务和队列

GCD常用

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GCD可以取消, 暂停和重新开始任务吗?

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

创建操作

创建队列

最大并发操作数maxConcurrentOperationCount

操作依赖addDependency

NSOperation优先级queuePriority

NSOperation, NSOperationQueue线程同步和线程安全(NSOperation非线程安全)

NSOperation常用

NSOperationQueue常用属性和方法

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