swift开发多线程篇 - 多线程基础

iOS 的三种多线程技术

  • (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
  • (2)  NSOperation/NSOperationQueue
  1. 是使用GCD实现的一套Objective-C的API
  2. 是面向对象的线程技术
  3. 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
  •   (3)  GCD —— Grand Central Dispatch 
  1. 是基于C语言的底层API
  2. 用Block定义任务,使用起来非常灵活便捷
  3. 提供了更多的控制能力以及操作队列中所不能使用的底层函数

CGD基本思想

  • GCD的基本思想是就将操作s放在队列s中去执行
  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,新添加至对列的操作都会排在队尾
  • 提示
    • GCD的函数都是以dispatch(分派、调度)开头的
  • 队列
    • dispatch_queue_t
      • 串行队列,队列中的任务会顺序执行
      • 并行队列,队列中的任务通常会并发执行
  • 操作
    • dispatch_async异步操作,会并发执行,无法确定任务的执行顺序
    • dispatch_sync 同步操作,会依次顺序执行,能够决定任务的执行顺序

串行队列

//dispatch_queue  是队列名称,在调试时辅助

var q =dispatch_queue_create("lllll",DISPATCH_QUEUE_SERIAL)    //SERIAL 代表串行

dispatch_sync(q) {  //sync 是同步

print("串行同步 %@", [NSThread.currentThread()]//同步操作不会新建线程、操作顺序执行(没用!)

}

dispatch_async(q) {  //async 是异步

print("串行异步 %@", [NSThread.currentThread()]) //异步操作会新建线程、操作顺序执行(非常有                                                                                                                              用!)场景:既不影响主线程,又需要顺序执行的操作!

}

并行队列

var q =dispatch_queue_create("lllll",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT) //CONCURRENT 代表并行

dispatch_sync(q) {   //sync 是同步

print("并行同步 %@", [NSThread.currentThread()] //同步操作不会新建线程、操作顺序执行

}

dispatch_async(q) {  //async 是异步

print("并行异步 %@", [NSThread.currentThread()]) //异步操作会新建多个线程、操作无序执行(有用,容易出错!)队列前如果有其他任务,会等待前面的任务完成之后再执行场景:既不影响主线程,又不需要顺序执行的操作!

}

调整顺序再运行

全局队列

var q =dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0)  //全局队列是系统的,直接拿过来(GET)用就可以与并行队列类似,但调试时,无法确认操作所在队列

dispatch_sync(q) {   //sync 是同步

print("全局同步 %@", [NSThread.currentThread(),i] //同步操作不会新建线程、操作顺序执行

}

dispatch_async(q) {  //async 是异步

print("全局异步 %@", [NSThread.currentThread()],i) //会新建多个线程、操作无序执行队列前如果有其他任务,会等待前面的任务完成之后再执行

}

主队列

var q =dispatch_get_main_queue() //每一个应用程序对应唯一一个主队列,直接GET即可在多线程开发中,使用主队列更新UI

dispatch_sync(q) {

print("主队列同步 %@", [NSThread.currentThread()]) //如果把主线程中的操作看成一个大的Block,那么除非主线程被用户杀掉,否则永远不会结束主队列中添加的同步操作永远不会被执行,会死锁

}

dispatch_async(q) {

print("主队列异步 %@", [NSThread.currentThread()])  //主队列中的操作都应该在主线程上顺序执行的,不存在异步的概念

}

不同队列中嵌套dispatch_sync的结果

// 全局队列,都在主线程上执行,不会死锁

var q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)

// 并行队列,都在主线程上执行,不会死锁

var q = dispatch_queue_create("lllll", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

// 串行队列,会死锁,但是会执行嵌套同步操作之前的代码

var q = dispatch_queue_create("lllll", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

// 直接死锁

var q = dispatch_get_main_queue()

dispatch_sync(q) {

print("同步任务 %@", [NSThread.currentThread()])

dispatch_sync(q) {

print("同步任务 %@", [NSThread.currentThread()])

}

}

串行队列,同步任务,不需要新建线程

串行队列,异步任务,需要一个子线程,线程的创建和回收不需要程序员参与!

“是最安全的一个选择”串行队列只能创建!

并行队列,同步任务,不需要创建线程

并行队列,异步任务,有多少个任务,就开N个线程执行,

无论什么队列和什么任务,线程的创建和回收不需要程序员参与。

线程的创建回收工作是由队列负责的

“并发”编程,为了让程序员从负责的线程控制中解脱出来!只需要面对队列和任务!

GCD阶段性小结

  • GCD
  1. 通过GCD,开发者不用再直接跟线程打交道,只需要向队列中添加代码块即可
  2. GCD在后端管理着一个线程池,GCD不仅决定着代码块将在哪个线程被执行,它还根据可用的系统资源对这些线程进行管理。从而让开发者从线程管理的工作中解放出来,通过集中的管理线程,缓解大量线程被创建的问题
  3. 使用GCD,开发者可以将工作考虑为一个队列,而不是一堆线程,这种并行的抽象模型更容易掌握和使用
  • GCD的队列
  1. GCD公开有5个不同的队列:运行在主线程中的主队列,3 个不同优先级的后台队列,以及一个优先级更低的后台队列(用于 I/O)
  2. 自定义队列:串行和并行队列。自定义队列非常强大,建议在开发中使用。在自定义队列中被调度的所有Block最终都将被放入到系统的全局队列中和线程池中
  3. 提示:不建议使用不同优先级的队列,因为如果设计不当,可能会出现优先级反转,即低优先级的操作阻塞高优先级的操作

NSOperation & NSOperationQueue

  • 队列及操作
    • NSOperationQueue有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上
    • 自定义队列在后台执行
    • 队列处理的任务是NSOperation的子类
  1. NSInvocationOperation
  2. NSBlockOperation

(1)NSOperation基本使用步骤:

  1. 定义操作队列
  2. 定义操作
  3. 将操作添加到队列
  • 提示:一旦将操作添加到队列,操作就会立即被调度执行

(2)NSOperationOperation(调度操作)

  • 定义队列

self.myQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];

  • 操作调用的方法

- (void)operationAction:(id)obj

{

NSLog(@"%@ - obj : %@", [NSThread currentThread], obj);

}

  • 定义操作并添加到队列

NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@(i)];

[self.myQueueaddOperation:op];

  • 小结:需要准备一个被调度的方法,并且能够接收一个参数

(3)NSBlockOperation(块操作)

  • 定义操作并添加到队列

NSBlockOperation *op = [NSBlockOperationblockOperationWithBlock:^{

[self operationAction:@"Block Operation"];

}];

  • 将操作添加到队列

[self.myQueue addOperation:op];

  • 小结:NSBlockOperation比NSInvocationOperation更加灵活

(4)设置同事并发的线程数量

[self.myQueue setMaxConcurrentOperationCount:2];//红色字体代表设置同时并发的线程数量能够有效地降低CPU和内存的开销这                                                                                               一功能用GCD不容易实现

for (int i = 0; i < 10; ++i) {

NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

[self operationAction:@(i)];

}];

[self.myQueue addOperation:op];

}

  • 问题

块代码中的self为什么不会造成循环引用?

  • AFN,底层用GCD开发,开发的接口是NSOperation的

多线程中的循环引用

  • 如果self对象持有操作对象的引用,同时操作对象当中又直接访问了self时,才会造成循环引用
  • 单纯在操作对象中使用self不会造成循环引用
  • 注意:此时不能使用(weakSelf)

  (1)多线程中的资源共享

  • 并发编程中许多问题的根源就是在多线程中访问共享资源。资源可以是一个属性、一个对象、网络设备或者一个文件等
  • 在多线程中任何一个共享的资源都可能是一个潜在的冲突点,必须精心设计以防止这种冲突的发生

      (2)互斥锁(@synchronized)

单例和单例的实现步骤

单例:

  • 通过单例模式可以保证系统中一个类只有一个实例而且该实例易于外界访问,从而方便对实例个数的控制并节约系统资源
  • 如果希望系统中某个类的对象只能存在一个,单例模式是最好的解决方案
  • iOS中最常见的单例就是UIApplication
  • 应用场景:
  • 音频播放,背景音乐!
  • 硬件资源:加速器、[UIScreen mainScreen]
  • sharedXX, mainXXX
  • 实现步骤:
  • 重写allocWithZone方法
  • allocWithZone方法是对象分配内存空间时,最终会调用的方法,重写该方法,保证只会分配一个内存空间
  • 建立sharedXXX类方法,便于其他类访问

+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone

{

    static Ticket *instance;

    static dispatch_once_t onceToken;

    dispatch_once(&onceToken, ^{

        instance = [super allocWithZone:zone];

    });   

    return instance;

}   //
dispatch_once 是指线程安全的能够做到在多线程的环境下Block中的代码只会被执行一次

  • 单例的优点与缺点

优点:可以阻止其他对象实例化单例对象的副本,从而确保所有对象都访问唯一实例

缺点:单例对象一旦建立,对象指针是保存在静态区的,单例对象在堆中分配的内存空间,会在应用程序终止后才会被释放

提示:只有确实需要唯一使用的对象才需要考虑单例模式,不要滥用单例

NSObject的多线程方法

  • 开启后台执行任务的方法

- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(id)arg

  • 在后台线程中通知主线程执行任务的方法

- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait

  • 获取线程信息

[NSThreadcurrentThread]

  • 线程休眠

[NSThreadsleepForTimeInterval:2.0f];

  • 特点
    • 使用简单,量级轻
    • 不能控制线程的数量以及执行顺序

NSObject的多线程方法注意事项

  • NSObject的多线程方法使用的是NSThread的多线程技术
  • 而NSThread的多线程技术不会自动使用@autoreleasepool
  • 在使用NSObject或NSThread的多线程技术时,如果涉及到对象分配,需要手动添加@autoreleasepool

@autoreleasepool

  • 自动释放池的工作原理
  1. 标记为autorelease的对象在出了作用域范围后,会被添加到最近一次创建的自动释放池中
  2. 当自动释放池被销毁或耗尽时,会向自动释放池中的所有对象发送release消息
  3. 每个线程都需要有@autoreleasepool,否则可能会出现内存泄漏,但是使用NSThread多线程技术,并不会为后台线程创建自动释放池

自动释放池常见面试代码

for (int i =0; i < 10; ++i) {

NSString *str =@"Hello World";

str = [str stringByAppendingFormat:@" - %d", i];

str = [str uppercaseString];

NSLog(@"%@", str);

}

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