OC多线程学习(一) - 线程的相关概念

1. 进程和线程的定义和关系


线程

  1. 线程是进程的进本执行单元,一个进程的所有任务都在线程中执行
  2. 进程中至少得有一个线程。程序启动后默认开启一条线程,这条线程被叫做主线程UI线程

进程

  1. 进程指系统中执行的一个应用程序
  2. 每个进程之间是独立的,并且进程运行在专用的且受保护的内存空间中

Mac系统中活动监视器

通过Mac系统中的“活动监视器”能够看到系统中开启的进程


  • 图中展示了当前系统中开启的进程和进程中开启的线程
  • 有icon的说明有用户界面;没有icon是没有用户界面;

进程和线程的关系

  • 进程中的线程共享本进程中的地址空间。进程之间是互相独立的地址空间
  • 进程中的线程共享本进程中的资源,如内存、I/O、CPU等。进程之间是资源独立的。

通过以上的关系可以推到出:

  1. 进程崩溃后,不会影响其他进程。但是线程崩溃后,整个进程就崩溃了。
  2. 进程切换时,消耗资源大。所以涉及到频繁切换时,使用线程要优于进程。如果想要资源进行并发操作时,只能使用线程。
  3. 进程有一个程序入口,但是线程不能独立执行,必须在进程(应用程序)中。
  4. 线程是CPU基本调度单元,进程不是。
  5. 线程没有地址空间,线程是包含在进程的地址空间中。

2. 多线程


优点

  • 能适当提⾼程序的执⾏效率
  • 能适当提⾼资源的利⽤率(CPU,内存)
  • 线程上的任务执⾏完成后,线程会⾃动销毁

缺点

  • 开启线程需要占⽤⼀定的内存空间(默认情况下,每⼀个线程都占 512 KB)
  • 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
  • 线程越多,CPU 在调⽤线程上的开销就越⼤
  • 程序设计更加复杂,⽐如线程间的通信、多线程的数据共享

多线程技术方案

  • pthread:一套通用的多线程API,适用于Unix、Linux、Windows等操作系统。使用C语言,需要开发人员管理线程的生命周期。
  • NSThread:更加面向对象,使用OC语言,也是需要开发人员管理线程的生命周期。
  • GCD:苹果提供的替代NSThread的方案,使用C语言实现,不需要开发人员管理线程生命周期。
  • NSOperation:基于GCD,使用上更加面向对象。语言是OC,同样不需要开发人员管理线程声明周期。

扩展 - C与OC桥接相关

  • __bridge: 只做类型转换,但是不修改对象内存的管理权。
  • __bridge_retained:也可以使用CFBridgingRetain,将OC对象转换为Core Foundation对象,同时将对象内存的管理权交给开发人员,需要使用CFRelease或者相关方法进行释放。
  • __bridge_transfer:也可以使用CFBridgingRelease,将Core Foundation对象转换为OC对象,并将对象内存的管理权交给ARC。

3. 线程的生命周期


线程的生命周期中有的几种状态:就绪、运行、阻塞和死亡

  1. 新建线程T,然后调用start,线程T进入到就绪状态。等待CPU的调度。
  2. CPU调度线程池中可调用的线程,如果调用T,此时T是运行状态。如果调用了其他线程,那么T继续保持就绪状态。
  3. 如果代码中调用了Sleep方法或者锁相关的操作,T的状态被调整成阻塞。Sleep到时候或者获取到同步锁,T再回复成就绪状态,等待CPU的调度。重复步骤2
  4. 运行完美结束后,线程死亡。

线程池

线程池就是线程的集合容器。容器里管理着线程的创建、回收和重复利用线程。

使用线程池优点:通过线程池,可以做到对线程的管理,比如重复利用已经创建出来的线程,降低创建和销毁线程时对性能的消耗。

大致的流程图如下:


  • 大致进行了三个条件判断:
    • 条件1:判断线程数量
    • 条件2:判断任务队列
    • 条件3:判断是否有闲着的线程
  • 先判断条件1,线程池中的线程数是否小于核心线程数,不小于直接创建线程去执行任务
  • 如果条件1不满足,条件2是去判断任务队列的状况,如果任务队列没满就将任务加入到队列中,等待线程去执行。
  • 条件3如果有闲着线程,直接安排该线程去执行任务
  • 如果以上都不满足,就要进行饱和策略的处理了。

饱和策略

  • AbortPolicy 直接抛出RejectedExecutionExeception异常来阻⽌系统正常运⾏。
  • CallerRunsPolicy 将任务回退到调⽤者
  • DisOldestPolicy 丢掉等待最久的任务
  • DisCardPolicy 直接丢弃任务

这四点可以联想一下工作中的场景,如果当前非常的忙,已经是满负荷的工作状态,此时有一个新需求下来需要你做,那么:

  • AbortPolicy:整个人的心态崩了,没法继续工作。
  • CallerRunsPolicy:把需求推回给发起者,并告诉他,现在没有时间,等有时间再去做。
  • DisOldestPolicy:做这个需求就得丢掉已经排好的需求表中优先级最低的任务,这样才能按时完成全部工作。
  • DisCardPolicy:直接说这个需求做不了。

4. 线程与runloop

  1. 线程与runloop是一一对应的。
  2. 开启runloop,相当于对线程是一种保活处理。线程执行完任务后会进入休眠状态,有任务了就会被唤醒去执行任务。
  3. runloop在第一次获取时被创建(类似懒加载的方式),线程结束时被销毁。
  4. 主线程的runloop,是在程序启动后默认创建好的。
  5. 子线程需要获取一下(懒加载创建)才可以,比如在子线程使用定时器时,如果不获取runloop,定时器是不会发生回调的。
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