iOS中有关多线程和线程安全的基础知识

1. 多线程技术

1). NSThread :
1. 使用NSThread对象建立一个线程非常方便;
2. 但是!要使用NSThread管理多个线程非常困难,不推荐使用;
3. 技巧!使用[NSThread currentThread]跟踪任务所在线程,适用于这三种技术.

NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(threadRun) object:nil];
    [thread setName:@"first"];
    [thread start];

2). NSOperation:
1.提供了一些在GCD中不容易实现的特性,如:限制最大并发数量,操作之间的依赖关系.
2.NSOperation有状态返回,能控制其取消等操作,推荐使用多线程的时候用这种方式,灵活


   NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(runInvocationOperation) object:nil];
    [invocationOperation setQueuePriority:NSOperationQueuePriorityVeryHigh];
    
    
    NSInvocationOperation *invocationOperation1 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(runInvocationOperation) object:nil];
    [invocationOperation1 setQueuePriority:NSOperationQueuePriorityLow];
    [invocationOperation1 addDependency:invocationOperation];//增加依赖,某个任务完成,才开始这个任务
    [invocationOperation cancel];//取消动作
    [invocationOperation start];//开始动作
    BOOL isExe = invocationOperation.isExecuting;//是否执行中
    BOOL isFinish = invocationOperation.isFinished;//是否结束了
    
    self.queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    [self.queue setMaxConcurrentOperationCount:2];
    [self.queue addOperation:invocationOperation];
    [self.queue addOperation:invocationOperation1];

3). GCD

  1. 操作使用Blocks定义;
  2. 队列负责调度任务执行所在的线程以及具体的执行时间;
  3. 队列的特点是先进先出(FIFO)的,新添加至队列的操作都会排在队尾.
  4. 简单用法:

    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.cc", nil);//串行分发队列
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);//并发分发队列
    
    dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();//主分发队列 主线程
    
    //dispatch_async异步执行
    dispatch_async(mainQueue, ^{
        [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    });
     //dispatch_sync阻塞执行
     dispatch_sync(mainQueue, ^{
     [NSThread sleepForTimeInterval:5];
     });//这样会死锁主线程  dispatch_sync等待block执行完,block需要在主线程中运行,相互死锁
    
    //2.gcd group用法
    
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_group_async(group, concurrentQueue, ^{
        //
    });
    dispatch_group_async(group, concurrentQueue, ^{
        
    });
    dispatch_group_notify(group, mainQueue, ^{
        //group执行完后
    });
  1. 其他用处:
    信号量dispatch semaphore
dispatch_semaphore_create(1);//创建一个初始信号量为1的semaphore
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);//等待信号量大于0,时间:永远
dispatch_semaphore_signal(semaphore);//释放一个资源,使信号量加1

分发栅栏dispatch barrier

   dispatch_barrier_async(queue, ^{
   });//作用等待queue里面的操作完成后进行block操作

分发源dispatch source

监听指定的各种事件
变量增加dispatch_source_type_data_add
变量OR  dispatch_source_type_data_or
进程相关dispatch_source_type_proc
文件读写
.......

4). 使用performSelecter


    //在当前线程运行
    [self performSelector:@selector(threadRun) withObject:nil afterDelay:1.0];
    //在指定线程运行
    [self performSelector:@selector(threadRun) onThread:[NSThread currentThread] withObject:nil waitUntilDone:YES];
    //在后台线程运行
    [self performSelectorInBackground:@selector(threadRun) withObject:nil];
    //在主线程运行
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(threadRun) withObject:nil waitUntilDone:YES];

5). 使用pthread创建线程


- (void)launchPthread{
    pthread_attr_t attr;
    pthread_t posixThreadID;
    int returnVal;
    returnVal = pthread_attr_init(&attr);
    assert(!returnVal);
    returnVal = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    assert(!returnVal);
    
    int threadError = pthread_create(&posixThreadID, &attr, &PosixThreadMainRoutine, NULL);
    returnVal = pthread_attr_destroy(&attr);
    assert(!returnVal);
    if (threadError != 0)
    {
    }
}
void *PosixThreadMainRoutine(void * data){
    NSLog(@"dosomething");
    return NULL;
}

2. 线程数据安全

1). nonatomic atomic
使用atomic多线程原子性控制,atomic的原理给setter加上锁,getter不会加锁


@property (atomic,assign) NSInteger leftTicketsCount;

    //默认有10张票
    self.leftTicketsCount=10;
    //开启多个线程,模拟售票员售票
    self.thread1=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    self.thread1.name=@"售票员A";
    self.thread2=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    self.thread2.name=@"售票员B";
    self.thread3=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    self.thread3.name=@"售票员C";

    [self.thread1 start];
    [self.thread2 start];
    [self.thread3 start];
-(void)sellTickets
{
    while (true) {
        if (self.leftTicketsCount > 0 ) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];
            self.leftTicketsCount--;
            NSLog(@"thread:%@ ---> %ld",[[NSThread currentThread] name],self.leftTicketsCount);
        }
        else{
            break;
        }
    }
}
输出.png

读取写入并行发生的时候,会出现如上错误

2). 使用GCD实现atomic操作:
给某字段的setter和getter方法加上同步队列:

- (void)setCount:(NSInteger)newcount{
    dispatch_sync(_synQueue, ^{
        count = newcount;
    });
}
- (NSInteger)count{
    __block NSInteger localCount;
    dispatch_sync(_synQueue, ^{
        localCount = count;
    });
    return localCount;
}
gcd添加原子性.png

3). 使用NSLock

_lock = [[NSLock alloc]init];

- (void)threadRunLock{
    while (true) {
        [_lock lock];
        if (self.number > 0 ) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];
            self.number --;
            NSLog(@"thread:%@ ---> %ld",[[NSThread currentThread] name],self.number);
        }
        [_lock unlock];
    }
}

相当于给代码片段加上lock了,所以依次输出9-0

iOS系统提供了三种锁
1.NSLock
2.NSConditionLock;条件锁 --- 条件锁是一个互斥锁,可以通过特定值来锁住和解锁
3.NSRecursiveLock;递归锁 --- 对同一线程,可以多次获得(lock)而不会造成死锁

在unix中,提供POSIX thread lock:
pthread_mutex_t mutex;//互斥锁
pthread_rwlock_t lock;//读写锁
pthread_condattr_t conLock;//条件锁
点击这里查看

4). 使用GCD的信号量和栅栏

在使用一些特殊三方库的时候,例如七牛上传,需要进行异步并发操作,但是七牛自己会有一个下载队列,并且开发者不能获取到这个队列,那么在我们需要设置自己的并发数就会有问题(...)

使用信号量可以很方便的解决该问题:

dispatch_semaphore_create(max);//创建一个初始信号量为max的semaphore

然后在队列添加任务的时候
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);//等待信号量大于0,时间:永远
有资源可以使用的时候往下继续
addOpeartion...

在成功或者失败返回的时候
dispatch_semaphore_signal(semaphore);//释放一个资源,使信号量加1

栏栅:

在前面队列执行完成之后执行该操作,简单用法有点像读写锁

总结

目前大概会用到的多线程除了pthread应该都是必须掌握的,线程安全使用原子性(atomic)、NSLock、volatile和信号量比较常用

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