iOS多线程技术

进程Process：系统中正在运行的一个应用程序
线程Thread：是程序的一段执行序列，是进程的一部分

任务Task:        线程执行的一段序列(逻辑)

进程线程的关系
1. 进程不执行任务，只有线程才执行任务(逻辑)
2. 活动监视器：线程最小值：1个 —> 进程至少有一个线程

3. 主线程：进程至少有一个线程，该线程叫主线程

多线程

四种创建子线程的方式

1. Pthread (了解; 几乎不使用):

POSIX  Thread (Portable Operation System Interface): 可移植的操作系统的接口
1) 基于C语言的接口

2) 多平台

1.创建一个子线程对象
    /**第二个参数: 指定线程的一些属性(栈空间)(NULL:使用默认的属性)
     第三个参数:指向函数的指针(传参类型:void *; 返回值类型:void *)
     第四个参数: 传给task的参数
     */
    char *data = "hello";
    pthread_t pthread;
    int threadError = pthread_create(&pthread, NULL, task, data);
    if (threadError != 0) {
        NSLog(@"无法创建子线程");

    }

//2.将耗时的操作给子线程做

//<#void *(*)(void *)#>
//void *类型: 函数可以返回任意类型的指针(无类型)

//void: 函数没有返回值

void * task(void *data) {
    printf("Number: %s", (char *)data);
   
    //执行耗时操作(子线程)
    for (int i = 0; i < 20; i++) {
        NSLog(@"执行次数:%d", i);
    }
   
    return 0;

}

2. NSThread (理解: 其中的一些术语):

优势：基于OC接口；使用方便

缺点：手动管理线程的生命周期 (提高编程的门槛)

三种方式创建子线程

第一种方式：init方式 (多) —> 创建和启动是分离
第二种方式：detach方式 (多) —> 自动创建/启动

第三种方式：perform方式 (了解：用的较少; iOS9不推荐)

1. 适应场景: 创建线程和启动线程的逻辑分开(灵活性高)

         //1.创建NSThread对象(selector指定子线程要执行的方法; object:传给selector方法的参数)

    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(downloadTask:) object:@"传入参数"];
    //设置thread对象的名字
    thread.name = @"子线程";
    //2.指定线程对象执行耗时操作
    //3.手动启动该线程对象

    [thread start];

2. 适用场景: 简单地在子线程中执行selector方法(无法指定线程的名字)

自动的启动一个子线程, 执行selector方法

    [self performSelectorInBackground:@selector(downloadTask:) withObject:nil];

3. 适用场景: 简单地在子线程中执行selector方法(创建和启动没有分离)

自动的创建子线程; 并且自动启动该子线程

    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadTask:) toTarget:self withObject:nil];

备注：
1. [NSThread currentThread] —> {number = 1, name = main}: 一定是在主线程中执行
2. [NSThread currentThread] —> {number = 2, name = null}: 一定是在子线程中执行 (只要是number非1，就是在子线程)
3. 明确代码执行的顺序

设定线程的优先级(0.0 ~ 1.0; 值越大，优先级越高)
+ (double)threadPriority;

+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;

添加互斥锁(最常用的一种 ): 提供/保证了每次只有一个线程可以执行代码的有效保护形式。

锁: NSLock (推荐)
加锁的时机：开始卖票之前

解锁的时机：卖完一张之后/全部卖完

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()//剩余多少票

@property (nonatomic, assign) int leftTicketCount;//已经卖出多少

@property (nonatomic, assign) int soldTicketCount;//锁属性

@property (nonatomic, strong) NSLock *lock;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //设置属性的初始值
    self.soldTicketCount = 0;

    self.leftTicketCount = 50;

    //NSThread 窗口一
    NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];

    thread.name = @"窗口一";

    NSThread *secondThread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicket) object:nil];

    secondThread.name = @"窗口二";

    //对锁初始化

    self.lock = [NSLock new];

    //手动启动
    [thread start];
    [secondThread start];

}

//模拟买票逻辑

- (void)saleTicket {

    //一直循环
    while (1) {
        //加锁
        [self.lock lock];
        if(self.leftTicketCount > 0) {
            //还有票
            self.leftTicketCount--;
            self.soldTicketCount++;
            NSLog(@"线程:%@买票成功；剩余票数：%d;已卖出：%d",[NSThread currentThread],self.leftTicketCount,self.soldTicketCount);
            NSLog(@"===============");
            //解锁
            [self.lock unlock];
        } else {
            //卖完了
            NSLog(@"卖完了额");
            //解锁
            [self.lock unlock];
            //跳出循环
            return;
        }

    }

}

@end

同步锁 (不推荐: 消耗更多的资源)
while (1) {
    @synchronized(self) {
          //将saleTicket中while逻辑放到此处
    }

}

nonatomic: 非原子 (苹果推荐)

atomic: 原子(消耗资源) —> 对这个属性的set方法加锁, 线程安全

@property (atomic, assign) int leftTicketCount;

3.GCD

GCD (Grand Central Dispatch): 伟大的(NB)中枢调度(多线程)解决方案(Solution)

特点:
基于C语言的底层的接口
不知道任何和线程相关的概念(锁/线程对象) —> 降低开发门槛 (money)
所有子线程执行的任务都放到block中 (自动)
自动利用CPU多核的优势, 执行效率高

自动维护线程池, 自动调度各个线程对象

术语
任务: 执行什么操作(代码逻辑)

队列: 用来存放需要执行的任务

通用步骤:
1. 创建一个空的队列
2. 提交一个/多个任务到队列中

3. 执行队列中的任务

队列的类型:
一: 手动创建队列

串行队列 (Serial Queue): 一个一个顺序的执行

创建一个空的串行队列

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("FirstSerialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

并行队列 (Concurrent Queue): 多个任务同时执行

创建一个空的并行队列

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("FirstConcurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

二: 系统默认创建的队列

全局队列: 特殊的并行队列

全局队列  特殊的并行队列

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

主队列 (主线程执行): 特殊的串行队列

获取系统创建的主队列

    dispatch_queue_t queue =  dispatch_get_main_queue();

执行任务的方式:

同步执行 (Sync): 不会开启新的线程, 在当前线程中执行任务; 等待一个任务, 再在执行另一个任务

把执行的任务放到队列中
    dispatch_sync(queue, ^{

        //要执行的任务的逻辑

    });

异步执行 (Async): 会开启新的子线程执行任务;  立即返回(不会等待任务执行完毕)

把执行的任务放到队列中
    dispatch_async(queue, ^{

        //要执行的任务的逻辑

    });

队列任务的执行特点: FIFO(First In First Out)

总结常用组合:
并行队列+异步执行 (子线程执行block任务 + 立即返回)
全局队列+异步执行 (子线程执行block任务 + 立即返回)

主队列+异步执行 (主线程执行block任务 + 立即返回)

使用GCD的方式来下载图片(耗时操作: 子线程执行)

选择: 全局队列+异步执行
UIButton + UIImageView
图片的地址 (网址)URL(Uniform Resource Locator)

http:/xx/xxx/ss.png

总结:
1. 介绍下载图片的方式:

NSString -> NSURL -> NSData -> UIImage

从子线程回到主线程的方法

1.使用NSObject方法： performSelectorOnMainThread

2.使用NSObject方法： performSelector:OnThread:[NSThread mainThread]

3.dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{

                         // 回到主线程做的

            });

4.[[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{

      // 回到主线程做的

        }];

GCD把多个任务(下载图片)打包成一个组Group, 调用group_notify, 可以做其他的事情

全局队列+异步执行
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    //创建group对象
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    //将任务提到group中
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        [NSThread sleepForTimeInterval:5];
        NSLog(@"第一个图片下载完毕%@", [NSThread currentThread]);

    });

通知group中的任务执行完了(合成图片/回到主线程)
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        //三个图片已经全部下载完了(子线程)
        NSLog(@"三个图片下载完毕:%@", [NSThread currentThread]);
        //回到主线程
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"回到主线程更新界面");
        });

    });

GCD一次性任务:

一次性任务在程序的整个生命周期只运行一次且一次(one and only once)

dispatch_once(—, ^block {})

4.NSOperation

队列类型

1.非主队列：NSOperationQueue alloc]init];

2.主队列:[NSOperationQueue mainQueue];  

发送任务方式

operation start 同步任务

—> NSInvocationOperation的操作由主线程执行

—> NSBlockOperation类型的操作对象, 第一个是主线程执行, 剩余的由子线程执行

queue addOperation:operation 异步任务

—> NSInvocationOperation和NSBlockOperation都会启动新的子线程执行

常用类: NSOperation (抽象类)

NSInvocationOperation 

创建非主队列

    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

创建NSInvocationOperation对象

    NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(printPlus) object:nil]

          1.同步执行

[operation start];直接添加到主队列中执行;sync同步执行

     2.异步执行

[queue addOperation:operation]; 指定执行的任务(添加的瞬间就异步执行) 可以创建多个operation添加到queue

NSBlockOperation 

方式一：

         创建对象

    NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation new];
    //添加任务
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"下载图片111111%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"下载图片2222%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    [operation addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"下载图片3333%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    //执行任务(同步)
    //第一个操作由主线程做; 剩余操作由子线程做

    [operation start];

方式二：

         //1.创建一个非主队列

    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
   
    //2.创建操作对象(方式二)
    NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"下载图片1111%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *otherOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"下载图片2222%@", [NSThread currentThread]);
    }];
    //3.执行操作(添加操作到非主队列)
    [queue addOperation:operation];

    [queue addOperation:otherOperation];

指定多少个操作同时执行; 设定任务中的依赖关系

设定同时执行任务的个数(起多少子线程)

    queue.maxConcurrentOperationCount = 2;     

设定依赖关系

    [thirdOperation addDependency:operation];//operation执行完以后thiread执行

    [thirdOperation addDependency:secondOperation];//secondOperation执行完以后thiread执行