本文用来介绍iOS多线程中的NSOperation、NSOperationQueue的相关知识及使用方法。
通过本文，您将了解到：
NSOperation、NSOperationQueue简介、操作和操作队列、使用步骤和基本使用方法、控制串行/并发执行、NSOperation操作依赖和优先级、线程间的通信、线程同步和线程安全，以及NSOperation、NSOperationQueue常用属性和方法归纳。
1. NSOperation、NSOperationQueue简介
NSOperation、NSOperationQueue是苹果提供给我们的一套多线程解决方案。实际上NSOperation、NSOperationQueue是基于GCD更高一层的封装，完全面向对象。但是比GCD更简单易用、代码可读性也更高。
为什么要使用NSOperation、NSOperationQueue?
- 可添加完成的代码块，在操作完成之后执行
- 添加操作之间的依赖关系，方便的控制执行顺序
- 设定操作执行的优先级
- 可以很方便的取消一个操作的执行
- 使用KVO观察对操作执行状态的更改：isExecuteing、isFinished、isCancelled
2. NSOperation、NSOperationQueue操作和操作队列
既然是基于 GCD 的更高一层的封装。那么，GCD 中的一些概念同样适用于 NSOperation、NSOperationQueue。在 NSOperation、NSOperationQueue 中也有类似的任务（操作）和队列（操作队列）的概念。
-
操作（Operation）：
- 执行操作的意思，换句话说就是你在线程中执行的那段代码。
- 在 GCD 中是放在 block 中的。在 NSOperation 中，我们使用 NSOperation 子类 NSInvocationOperation、NSBlockOperation，或者自定义子类来封装操作。
-
操作队列（Operation Queues）：
- 这里的队列指操作队列，即用来存放操作的队列。不同于 GCD 中的调度队列 FIFO（先进先出）的原则。NSOperationQueue 对于添加到队列中的操作，首先进入准备就绪的状态（就绪状态取决于操作之间的依赖关系），然后进入就绪状态的操作的开始执行顺序（非结束执行顺序）由操作之间相对的优先级决定（优先级是操作对象自身的属性）。
- 操作队列通过设置最大并发操作数（maxConcurrentOperationCount）来控制并发、串行。
- NSOperationQueue 为我们提供了两种不同类型的队列：主队列和自定义队列。主队列运行在主线程之上，而自定义队列在后台执行。
3. NSOperation、NSOperationQueue 使用步骤
NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程。因为默认情况下，NSOperation单独使用时系统同步执行操作，配合NSOperationQueue能更好的实现异步执行。
NSOperation实现多线程的使用步骤分为三步：
- 创建操作：先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中
- 创建队列：创建NSOperationQueue对象
- 将操作加入到队列中：将NSOperation对象添加到NSOperationQueue对象中
之后呢，系统就会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来，在新线程中执行操作。
4. NSOperation、NSOperationQueue基本使用
4.1 创建操作
NSOperation是个抽象类，不能用来封装操作。我们只能是用它的子类来封装操作。我们有三种方式来封装操作。
- 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
在不使用NSOperationQueue，单独使用NSOperation的情况下系统同步执行操作，下面我们学习一下操作的三种创建方式。
4.1.1 使用子类NSInvocationOperation
/**
* 使用子类 NSInvocationOperation
*/
- (void)useInvocationOperation {
// 1.创建 NSInvocationOperation 对象
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
// 2.调用 start 方法开始执行操作
[op start];
}
/**
* 任务1
*/
- (void)task1 {
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}
输出结果：
2018-05-24 14:20:59.367361+0800 test[6371:138119] 1---<NSThread: 0x604000260280>{number = 1, name = main}
2018-05-24 14:21:01.368783+0800 test[6371:138119] 1---<NSThread: 0x604000260280>{number = 1, name = main}
可以看到：在没有使用NSOperationQueue、在主线程中单独使用子类NSInvocationOperation执行一个操作的情况下，操作是在主线程执行的，并没有开启新线程。
如果是在其他线程中执行操作，则打印结果为其他线程。
// 在其他线程使用子类 NSInvocationOperation
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(useInvocationOperation) toTarget:self withObject:nil];
输出结果：
2018-05-24 14:30:42.406393+0800 test[6509:146542] 1---<NSThread: 0x600000277300>{number = 3, name = (null)}
2018-05-24 14:30:44.409801+0800 test[6509:146542] 1---<NSThread: 0x600000277300>{number = 3, name = (null)}
4.1.2 使用子类NSBlockOperation
/**
* 使用子类 NSBlockOperation
*/
- (void)useBlockOperation {
// 1.创建 NSBlockOperation 对象
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 2.调用 start 方法开始执行操作
[op start];
}
输出结果：
2018-05-24 16:04:53.603988+0800 test[7767:222327] 1---<NSThread: 0x60000006e400>{number = 1, name = main}
2018-05-24 16:04:55.604878+0800 test[7767:222327] 1---<NSThread: 0x60000006e400>{number = 1, name = main}
可以看到：在没有使用NSOperationQueue、在主线程中单独使用NSBlockOperation执行一个操作的情况下，操作是在当前线程执行的，并没有开启新线程。
注意：和上边
NSInvocationOperation使用一样。因为代码是在主线程中调用的，所以打印结果为主线程。如果在其他线程中执行操作，则打印结果为其他线程。
但是，NSBlockOperation还提供了一个方法addExecutionBlock:，通过addExecutionBlock:就可以为NSBlockOperation添加额外的操作。这些操作（包括blockOperationWithBlock中的操作）可以在不同的线程中同时（并发）执行。只有当所有相关的操作已经完成执行时，才视为完成。
如果添加多操作的话，blockOperationWithBlock:中的操作也可能会在其他线程（非当前线程）中执行，这是由系统决定的，并不是说添加到blockOperationWithBlock:中的操作一定会在当前线程中执行。（可以用addExecutionBlock:多添加几个操作试试）。
/**
* 使用子类 NSBlockOperation
* 调用方法 AddExecutionBlock:
*/
- (void)useBlockOperationAddExecutionBlock {
// 使用NSBlockOperation创建事物
NSBlockOperation *bo = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"这是一个执行代码块 - %@", [NSThread currentThread]);
[NSThread sleepForTimeInterval:2.0];
}];
// 1.1 添加其他操作（执行代码块）
[bo addExecutionBlock:^{
NSLog(@"这是另一个执行代码块 - %@", [NSThread currentThread]);
}];
[bo addExecutionBlock:^{
NSLog(@"这也是一个执行代码块 - %@", [NSThread currentThread]);
}];
// 1.2 设置监听
bo.completionBlock = ^{
NSLog(@"完成了");
};
// 2.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 3.事物添加到队列
[queue addOperation:bo];
NSLog(@"事务添加进了NSOperationQueue - %@", [NSThread currentThread]);
}
输出结果：
事务添加进了NSOperationQueue - <NSThread: 0x600002c10240>{number = 1, name = main}
这是一个执行代码块 - <NSThread: 0x600002c607c0>{number = 7, name = (null)}
这是另一个执行代码块 - <NSThread: 0x600002c60840>{number = 8, name = (null)}
这也是一个执行代码块 - <NSThread: 0x600002c40080>{number = 3, name = (null)}
完成了
可以看出：使用子类NSBlockOperation，并调用方法addExecutionBlock:的情况下，blockOperationWithBlock:方法中的操作和addExecutionBlock:中的操作是在不同的线程中异步执行的。而且，这次执行结果中blockOperationWithBlock:方法中的操作也不是在当前线程（主线程）中执行的。从而印证了blockOperationWithBlock:中的操作也可能会在其他线程（非当前线程）中执行。
一般情况下，如果一个NSBlockOperation对象封装了多个操作。NSBlockOperation是否开启新线程，取决于操作的个数。如果添加的操作的个数足够多，就会自动开启新线程。当然开启的线程数是由系统来决定的。
下边我们来讲讲NSOperationQueue的创建
4.2 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了串行、并发功能。下边是主队列、自定义队列的基本创建方法和特点。
- 主队列
- 凡是添加到主队列中的操作，都会放到主线程中执行。
// 主队列获取方法
NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
- 自定义队列（非主队列）
- 添加到这种队列中的操作，就会自动放到子线程中执行。
- 同时包含了：串行、并发功能
// 自定义队列创建方法
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
4.3 将操作加入到主队列
上边我们说到NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程。
那么我们需要将创建好的操作加入到队列中去。总共有两种方法：
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
- 需要先创建操作，再将创建好的操作加入到创建好的队列中去。
- (void)addOperationToQueue {
// 创建操作
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:1];
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]);
}
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:1];
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]);
}
}];
NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:1];
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]);
}
}];
// 创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 将操作添加到队列中
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
[queue addOperation:op3];
}
打印结果：
2018-07-16 15:17:06.486271+0800 test[11369:280869] 3---<NSThread: 0x604000462b00>{number = 3, name = (null)}
2018-07-16 15:17:06.486359+0800 test[11369:280871] 1---<NSThread: 0x6040004628c0>{number = 5, name = (null)}
2018-07-16 15:17:06.486355+0800 test[11369:280870] 2---<NSThread: 0x604000462a40>{number = 4, name = (null)}
2018-07-16 15:17:07.489468+0800 test[11369:280871] 1---<NSThread: 0x6040004628c0>{number = 5, name = (null)}
2018-07-16 15:17:07.489484+0800 test[11369:280869] 3---<NSThread: 0x604000462b00>{number = 3, name = (null)}
2018-07-16 15:17:07.489543+0800 test[11369:280870] 2---<NSThread: 0x604000462a40>{number = 4, name = (null)}
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
/**
* 使用 addOperationWithBlock: 将操作加入到操作队列中
*/
- (void)addOperationWithBlockToQueue {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.使用 addOperationWithBlock: 添加操作到队列中
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}
输出结果:
2018-05-28 10:19:51.179870+0800 test[1341:30827] 4---<NSThread: 0x604000463ec0>{number = 6, name = (null)}
2018-05-28 10:19:51.179925+0800 test[1341:30826] 2---<NSThread: 0x604000463f00>{number = 5, name = (null)}
2018-05-28 10:19:51.179931+0800 test[1341:30835] 1---<NSThread: 0x604000274740>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:19:51.180024+0800 test[1341:30825] 3---<NSThread: 0x604000463e80>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 10:19:53.185475+0800 test[1341:30826] 2---<NSThread: 0x604000463f00>{number = 5, name = (null)}
2018-05-28 10:19:53.185480+0800 test[1341:30827] 4---<NSThread: 0x604000463ec0>{number = 6, name = (null)}
2018-05-28 10:19:53.185475+0800 test[1341:30835] 1---<NSThread: 0x604000274740>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:19:53.185578+0800 test[1341:30825] 3---<NSThread: 0x604000463e80>{number = 4, name = (null)}
可以看出：使用addOperation:或addOperationWithBlock:将操作加入到操作队列后能够开启新线程，进行并发执行。
5. NSOperationQueue控制串行执行、并发执行
之前我们说过，NSOperationQueue创建的自定义队列同时具有串行、并发功能，上面我们演示了并发功能，那么他的串行功能是如何实现的呢？
这里有个关键属性maxConcurrentOperationCount控制的不是并发线程的数量，而是一个队列中同时能并发执行的最大操作数。并且一个操作也并非只能在一个线程中运行。
- 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为1时，队列为串行队列。只能串行执行。 -
maxConcurrentOperationCount大于1时，队列为并发队列。操作并发执行，当然这个值不应超过系统限制，即使自己设置一个很大的值，系统也会自动调整为min{自己设定的值, 系统设定的默认最大值};
-
/**
* 设置 MaxConcurrentOperationCount（最大并发操作数）
*/
- (void)setMaxConcurrentOperationCount {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.设置最大并发操作数
queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 串行队列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 2; // 并发队列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 8; // 并发队列
// 3.添加操作
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}
最大操作并发数为1时输出结果：
2018-05-28 10:50:43.406467+0800 test[2376:62463] 1---<NSThread: 0x6000002740c0>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:50:45.411312+0800 test[2376:62463] 1---<NSThread: 0x6000002740c0>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:50:47.414252+0800 test[2376:62460] 2---<NSThread: 0x6000002757c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 10:50:49.415113+0800 test[2376:62460] 2---<NSThread: 0x6000002757c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 10:50:51.420317+0800 test[2376:62463] 3---<NSThread: 0x6000002740c0>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:50:53.421105+0800 test[2376:62463] 3---<NSThread: 0x6000002740c0>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:50:55.422231+0800 test[2376:62460] 4---<NSThread: 0x6000002757c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 10:50:57.425648+0800 test[2376:62460] 4---<NSThread: 0x6000002757c0>{number = 4, name = (null)}
最大并发操作数为2时输出结果：
2018-05-28 10:53:10.540363+0800 test[2407:65980] 1---<NSThread: 0x604000271ec0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 10:53:10.540361+0800 test[2407:65981] 2---<NSThread: 0x60000027f440>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:53:12.543560+0800 test[2407:65981] 2---<NSThread: 0x60000027f440>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 10:53:12.543578+0800 test[2407:65980] 1---<NSThread: 0x604000271ec0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 10:53:14.546254+0800 test[2407:65982] 4---<NSThread: 0x604000271a00>{number = 5, name = (null)}
2018-05-28 10:53:14.546254+0800 test[2407:65983] 3---<NSThread: 0x6000004692c0>{number = 6, name = (null)}
2018-05-28 10:53:16.550397+0800 test[2407:65982] 4---<NSThread: 0x604000271a00>{number = 5, name = (null)}
2018-05-28 10:53:16.550420+0800 test[2407:65983] 3---<NSThread: 0x6000004692c0>{number = 6, name = (null)}
- 可以看出：当最大并发操作数为1时，操作是按顺序串行执行的，并且一个操作完成之后，下一个操作才开始执行。当最大操作并发数为2时，操作是并发执行的，可以同时执行两个操作。而开启线程量是由系统决定的，不需要我们来管理。
这样看来，是比GCD简单了许多！
6. NSOperation操作依赖
NSOperation、NSOperationQueue最吸引人的地方是它能添加操作之间的依赖关系。通过操作依赖，我们可以很方便的控制操作之间的执行先后顺序。NSOperation提供了3个接口供我们管理和查看依赖。
-
- (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，取消当前操作对象对操作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；
当然我们常用到的还是添加依赖操作。现在考虑这样的需求，比如说有A、B两个操作，其中A操作执行完，B操作才能执行。
如果使用依赖来处理的话，那么久需要让操作B依赖于操作A。具体代码如下：
/**
* 操作依赖
* 使用方法：addDependency:
*/
- (void)addDependency {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.创建操作
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 3.添加依赖
[op2 addDependency:op1]; // 让op2 依赖于 op1，则先执行op1，在执行op2
// 4.添加操作到队列中
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
}
输出结果：
2018-05-28 11:41:15.838781+0800 test[2933:116467] 1---<NSThread: 0x60000027d200>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 11:41:17.842654+0800 test[2933:116467] 1---<NSThread: 0x60000027d200>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 11:41:19.848179+0800 test[2933:116468] 2---<NSThread: 0x60000027bd80>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 11:41:21.849031+0800 test[2933:116468] 2---<NSThread: 0x60000027bd80>{number = 4, name = (null)}
- 可以看到：通过添加操作依赖，无论运行几次，其结果都是op1先执行，op2后执行。
7. NSOperation优先级
@property NSOperationQueuePriority queuePriority;
NSOperation提供了queuePriority（优先级）属性，queuePriority属性适用于同一操作队列中的操作，不适用于不同操作队列中的操作。默认情况下，所有新创建的操作对象优先级都是NSOperationQueuePriorityNormal。但是我们可以通过setQueuePriority:方法来改变当前操作在同一队列中的执行优先级。
// 优先级的取值
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};
上边我们说过：对于添加到队列中的操作，首先进入准备就绪的状态（就绪状态取决于操作之间的依赖关系），然后进入就绪状态的操作的开始执行顺序（非结束执行顺序）由操作之间相对的优先级决定（优先级是操作对象自身的属性）。
那么，什么样的操作才是进入就绪状态的操作呢？
- 当一个操作的所有依赖都已经完成时，操作对象通常会进入准备就绪状态，等待执行。
举个例子：现在有4个优先级都是NSOperationQueuePriorityNormal(默认级别)的操作：op1、op2、op3、op4。其中op3依赖于op2，op2依赖于op1，即优先级：op1 > op2 > op3 。现在讲这4个操作添加到队列中并发执行。
- 因为op1和op4都没有需要依赖的操作，所以在op1，op4执行之前，就是出于准备就绪状态的操作。
- 而op3和op2都有依赖的操作（op3依赖于op2，op2依赖于op1），所以op3和op2都不是准备就绪状态下的操作。
理解了进入就绪状态的操作，那么我们就理解了queuePriority属性的作用对象。
-
queuePriority属性决定了进入准备就绪状态下的操作之间的开始执行顺序。并且，优先级不能取代依赖关系。 - 如果一个队列中既包含高优先级操作，又包含低优先级操作，并且两个操作都已经准备就绪，那么队列先执行高优先级操作。比如上例中，如果 op1 和 op4 是不同优先级的操作，那么就会先执行优先级高的操作。
- 如果，一个队列中既包含了准备就绪状态的操作，又包含了未准备就绪的操作，未准备就绪的操作优先级比准备就绪的操作优先级高。那么，虽然准备就绪的操作优先级低，也会优先执行。优先级不能取代依赖关系。如果要控制操作间的启动顺序，则必须使用依赖关系。
8.NSOperation、NSOperationQueue线程间的通信
在iOS开发过程中，我们一般在主线程里边进行UI刷新，例如：点击、滚动、拖拽等事件。我们通常把一些耗时操作放在其他线程，比如说图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时，需要回到主线程，那么久用到了线程之间的通讯。
/**
* 线程间通信
*/
- (void)communication {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
// 2.添加操作
[queue addOperationWithBlock:^{
// 异步进行耗时操作
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
// 回到主线程
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
// 进行一些 UI 刷新等操作
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}];
}
输出结果：
2018-05-28 14:45:18.184142+0800 test[3570:202499] 1---<NSThread: 0x60400027cc80>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 14:45:20.189357+0800 test[3570:202499] 1---<NSThread: 0x60400027cc80>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 14:45:22.190944+0800 test[3570:202450] 2---<NSThread: 0x604000075ac0>{number = 1, name = main}
2018-05-28 14:45:24.191504+0800 test[3570:202450] 2---<NSThread: 0x604000075ac0>{number = 1, name = main}
可以看到：通过线程间的通信，先在其他线程中执行操作，等操作执行完了之后再回到主线程执行主线程的相应操作。
9. NSOperation、NSOperationQueue线程同步和线程安全
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。
举个简单例子就是：两个人在一起聊天。两个人不能同时说话，避免听不清(操作冲突)。等一个人说完(一个线程结束操作)，另一个再说(另一个线程再开始操作)。
下面，我们模拟火车票售卖的方式，实现 NSOperation 线程安全和解决线程同步问题。
场景：总共有50张火车票，有两个售卖火车票的窗口，一个是北京火车票售卖窗口，另一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票，卖完为止。
9.1 NSOperation、NSOperationQueue非线程安全
先来看看不考虑线程安全的代码：
/**
* 非线程安全：不使用 NSLock
* 初始化火车票数量、卖票窗口(非线程安全)、并开始卖票
*/
- (void)initTicketStatusNotSave {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
self.ticketSurplusCount = 50;
// 1.创建 queue1,queue1 代表北京火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 2.创建 queue2,queue2 代表上海火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 3.创建卖票操作 op1
__weak typeof(self) weakSelf = self;
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketNotSafe];
}];
// 4.创建卖票操作 op2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketNotSafe];
}];
// 5.添加操作，开始卖票
[queue1 addOperation:op1];
[queue2 addOperation:op2];
}
/**
* 售卖火车票(非线程安全)
*/
- (void)saleTicketNotSafe {
while (1) {
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
//如果还有票，继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%ld 窗口:%@", (long)self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
} else {
NSLog(@"所有火车票均已售完");
break;
}
}
}
打印结果：
2018-05-28 15:52:00.910264+0800 test[4059:270790] currentThread---<NSThread: 0x604000078040>{number = 1, name = main}
2018-05-28 15:52:00.911024+0800 test[4059:270854] 剩余票数:48 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:00.911059+0800 test[4059:270856] 剩余票数:49 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.113769+0800 test[4059:270854] 剩余票数:47 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.113769+0800 test[4059:270856] 剩余票数:47 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.315197+0800 test[4059:270854] 剩余票数:46 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.315245+0800 test[4059:270856] 剩余票数:45 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.516986+0800 test[4059:270856] 剩余票数:44 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.516986+0800 test[4059:270854] 剩余票数:44 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.720397+0800 test[4059:270854] 剩余票数:43 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.720438+0800 test[4059:270856] 剩余票数:42 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.923211+0800 test[4059:270856] 剩余票数:41 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:01.923234+0800 test[4059:270854] 剩余票数:40 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:02.127978+0800 test[4059:270856] 剩余票数:39 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
...
2018-05-28 15:52:05.783073+0800 test[4059:270856] 剩余票数:9 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:05.783073+0800 test[4059:270854] 剩余票数:9 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:05.986099+0800 test[4059:270856] 剩余票数:8 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:05.986118+0800 test[4059:270854] 剩余票数:7 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.190088+0800 test[4059:270856] 剩余票数:6 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.190117+0800 test[4059:270854] 剩余票数:5 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.394938+0800 test[4059:270854] 剩余票数:4 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.394961+0800 test[4059:270856] 剩余票数:4 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.596928+0800 test[4059:270854] 剩余票数:3 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.597015+0800 test[4059:270856] 剩余票数:3 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.800513+0800 test[4059:270856] 剩余票数:2 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:06.800513+0800 test[4059:270854] 剩余票数:1 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:07.004409+0800 test[4059:270854] 剩余票数:0 窗口:<NSThread: 0x600000468500>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:52:07.004409+0800 test[4059:270856] 剩余票数:0 窗口:<NSThread: 0x604000274940>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:52:07.206585+0800 test[4059:270854] 所有火车票均已售完
2018-05-28 15:52:07.206626+0800 test[4059:270856] 所有火车票均已售完
可以看到：在不考虑线程安全，不适用NSLock情况下，得到票数是错乱的，这样显然不符合我们的需求，所以我们需要考虑线程安全问题。
9.2 NSOperation、NSOperationQueue线程安全
线程安全解决方案：可以给线程加锁，在一个线程执行该操作的时候，不允许其他线程进行操作。iOS 实现线程加锁有很多种方式。@synchronized、 NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、OSSpinLock、atomic(property) set/get等等各种方式。这里我们使用 NSLock 对象来解决线程同步问题。NSLock 对象可以通过进入锁时调用 lock 方法，解锁时调用 unlock 方法来保证线程安全。
考虑线程安全的代码：
/**
* 线程安全：使用 NSLock 加锁
* 初始化火车票数量、卖票窗口(线程安全)、并开始卖票
*/
- (void)initTicketStatusSave {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
self.ticketSurplusCount = 50;
self.lock = [[NSLock alloc] init]; // 初始化 NSLock 对象
// 1.创建 queue1,queue1 代表北京火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 2.创建 queue2,queue2 代表上海火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 3.创建卖票操作 op1
__weak typeof(self) weakSelf = self;
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketSafe];
}];
// 4.创建卖票操作 op2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketSafe];
}];
// 5.添加操作，开始卖票
[queue1 addOperation:op1];
[queue2 addOperation:op2];
}
/**
* 售卖火车票(线程安全)
*/
- (void)saleTicketSafe {
while (1) {
// 加锁
[self.lock lock];
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
//如果还有票，继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%ld 窗口:%@", (long)self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
}
// 解锁
[self.lock unlock];
if (self.ticketSurplusCount <= 0) {
NSLog(@"所有火车票均已售完");
break;
}
}
}
打印结果：
2018-05-28 15:54:07.278045+0800 test[4089:273593] currentThread---<NSThread: 0x600000067b80>{number = 1, name = main}
2018-05-28 15:54:07.278940+0800 test[4089:273667] 剩余票数:49 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:07.483256+0800 test[4089:273665] 剩余票数:48 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:07.685471+0800 test[4089:273667] 剩余票数:47 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:07.887504+0800 test[4089:273665] 剩余票数:46 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:08.087948+0800 test[4089:273667] 剩余票数:45 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:08.292016+0800 test[4089:273665] 剩余票数:44 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:08.493725+0800 test[4089:273667] 剩余票数:43 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:08.698786+0800 test[4089:273665] 剩余票数:42 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:08.901019+0800 test[4089:273667] 剩余票数:41 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:09.104019+0800 test[4089:273665] 剩余票数:40 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:09.305152+0800 test[4089:273667] 剩余票数:39 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:09.510415+0800 test[4089:273665] 剩余票数:38 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
...
2018-05-28 15:54:15.215177+0800 test[4089:273665] 剩余票数:10 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:15.420174+0800 test[4089:273667] 剩余票数:9 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:15.624998+0800 test[4089:273665] 剩余票数:8 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:15.828335+0800 test[4089:273667] 剩余票数:7 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:16.033039+0800 test[4089:273665] 剩余票数:6 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:16.237666+0800 test[4089:273667] 剩余票数:5 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:16.438533+0800 test[4089:273665] 剩余票数:4 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:16.643922+0800 test[4089:273667] 剩余票数:3 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:16.848878+0800 test[4089:273665] 剩余票数:2 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:17.053019+0800 test[4089:273667] 剩余票数:1 窗口:<NSThread: 0x60000026da00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-28 15:54:17.257527+0800 test[4089:273665] 剩余票数:0 窗口:<NSThread: 0x6000002674c0>{number = 4, name = (null)}
2018-05-28 15:54:17.462667+0800 test[4089:273667] 所有火车票均已售完
2018-05-28 15:54:17.462668+0800 test[4089:273665] 所有火车票均已售完
10. NSOperation、NSOperationQueue常用属性和方法归纳
10.1 NSOperation的常用属性和方法
-
取消操作方法
-
- (void)cancel;可以取消操作，实质上是标记isCancelled状态。
-
-
判断操作状态方法
-
- (BOOL)isFinished;判断操作是否已经结束。 -
- (BOOL)isCancelled;判断操作是否已经标记为取消。 -
- (BOOL)isExecuting;判断操作是否正在运行。 -
- (BOOL)isReady;判断操作是否处于准备就绪状态，这个值和操作的依赖关系相关。
-
-
操作同步
-
- (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。
-
10.2 NSOperationQueue的常用属性和方法
-
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。
-
注意：
- 这里的暂停和取消（包括操作的取消和队列的取消）并不代表可以将当前的操作立即取消，而是当当前的操作执行完毕之后不再执行新的操作。
- 暂停和取消的区别就在于：暂停操作之后还可以恢复操作，继续向下执行；而取消操作之后，所有的操作就清空了，无法再接着执行剩下的操作。
本文系转: iOS多线程：『NSOperation、NSOperationQueue』详尽总结
文中所有示例demo可以在这里下载
https://github.com/SPIREJ/multithreadsTest
