IOS线程的使用

iOS 支持多个层次的多线程编程,层次越高的抽象程度越高,使用起来也越方便,也是苹果最推荐使用的方法。
下面根据抽象层次从低到高依次列出iOS所支持的多线程编程范式:
1, Thread;

2, Cocoa operations;
3, Grand Central Dispatch (GCD) (iOS4 才开始支持)

下面简要说明这三种不同范式:
Thread 是这三种范式里面相对轻量级的,但也是使用起来最负责的,你需要自己管理thread的生命周期,线程之间的同步。线程共享同一应用程序的部分内存空间,它们拥有对数据相同的访问权限。你得协调多个线程对同一数据的访问,一般做法是在访问之前加锁,这会导致一定的性能开销。在 iOS 中我们可以使用多种形式的 thread:
Cocoa threads: 使用NSThread 或直接从 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程。如果你选择thread来实现多线程,那么 NSThread 就是官方推荐优先选用的方式。
POSIX threads: 基于 C 语言的一个多线程库,

Cocoa operations是基于 Obective-C实现的,类 NSOperation 以面向对象的方式封装了用户需要执行的操作,我们只要聚焦于我们需要做的事情,而不必太操心线程的管理,同步等事情,因为NSOperation已经为我们封装了这些事情。 NSOperation 是一个抽象基类,我们必须使用它的子类。iOS 提供了两种默认实现:NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation。

Grand Central Dispatch (GCD): iOS4 才开始支持,它提供了一些新的特性,以及运行库来支持多核并行编程,它的关注点更高:如何在多个 cpu 上提升效率。

有了上面的总体框架,我们就能清楚地知道不同方式所处的层次以及可能的效率,便利性差异。下面我们先来看看 NSThread 的使用,包括创建,启动,同步,通信等相关知识。这些与 win32/Java 下的 thread 使用非常相似。

线程创建与启动
NSThread的创建主要有两种直接方式:
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(myThreadMainMethod:) toTarget:self withObject:nil];

NSThread* myThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
                                        selector:@selector(myThreadMainMethod:)
                                        object:nil];
[myThread start];

这两种方式的区别是:前一种一调用就会立即创建一个线程来做事情;而后一种虽然你 alloc 了也 init了,但是要直到我们手动调用 start 启动线程时才会真正去创建线程。这种延迟实现思想在很多跟资源相关的地方都有用到。后一种方式我们还可以在启动线程之前,对线程进行配置,比如设置 stack 大小,线程优先级。

还有一种间接的方式,更加方便,我们甚至不需要显式编写 NSThread 相关代码。那就是利用 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程:
[myObj performSelectorInBackground:@selector(myThreadMainMethod) withObject:nil];
其效果与 NSThread 的 detachNewThreadSelector:toTarget:withObject: 是一样的。


线程同步
线程的同步方法跟其他系统下类似,我们可以用原子操作,可以用 mutex,lock等。
iOS的原子操作函数是以 OSAtomic开头的,比如:OSAtomicAdd32, OSAtomicOr32等等。这些函数可以直接使用,因为它们是原子操作。

iOS中的 mutex 对应的是 NSLock,它遵循 NSLooking协议,我们可以使用 lock, tryLock, lockBeforeData:来加锁,用 unLock来解锁。使用示例:
BOOL moreToDo = YES;
NSLock *theLock = [[NSLock alloc] init];
...
while (moreToDo) {
    /* Do another increment of calculation */
    /* until there’s no more to do. */
    if ([theLock tryLock]) {
        /* Update display used by all threads. */
        [theLock unlock];
    }
}

我们可以使用指令 @synchronized 来简化 NSLock的使用,这样我们就不必显示编写创建NSLock,加锁并解锁相关代码。
- (void)myMethod:(id)anObj
{
    @synchronized(anObj)
    {
        // Everything between the braces is protected by the @synchronized directive.
    }
}
 
还有其他的一些锁对象,比如:循环锁NSRecursiveLock,条件锁NSConditionLock,分布式锁NSDistributedLock等等,在这里就不一一介绍了,大家去看官方文档吧。


用NSCodition同步执行的顺序
NSCodition 是一种特殊类型的锁,我们可以用它来同步操作执行的顺序。它与 mutex 的区别在于更加精准,等待某个 NSCondtion 的线程一直被 lock,直到其他线程给那个 condition 发送了信号。下面我们来看使用示例:

某个线程等待着事情去做,而有没有事情做是由其他线程通知它的。

[cocoaCondition lock];
while (timeToDoWork <= 0)
    [cocoaCondition wait];
 
timeToDoWork--; 
// Do real work here.
[cocoaCondition unlock];

其他线程发送信号通知上面的线程可以做事情了:
[cocoaCondition lock];
timeToDoWork++;
[cocoaCondition signal];
[cocoaCondition unlock];


线程间通信
线程在运行过程中,可能需要与其它线程进行通信。我们可以使用 NSObject 中的一些方法:
在应用程序主线程中做事情:
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes:

在指定线程中做事情:
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:

在当前线程中做事情:
performSelector:withObject:afterDelay:
performSelector:withObject:afterDelay:inModes:

取消发送给当前线程的某个消息
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object:

如在我们在某个线程中下载数据,下载完成之后要通知主线程中更新界面等等,可以使用如下接口:- (void)myThreadMainMethod
{
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    // to do something in your thread job
    ...
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI) withObject:nil waitUntilDone:NO];
    [pool release];
}


RunLoop
说到 NSThread 就不能不说起与之关系相当紧密的 NSRunLoop。Run loop 相当于 win32 里面的消息循环机制,它可以让你根据事件/消息(鼠标消息,键盘消息,计时器消息等)来调度线程是忙碌还是闲置。
系统会自动为应用程序的主线程生成一个与之对应的 run loop 来处理其消息循环。在触摸 UIView 时之所以能够激发 touchesBegan/touchesMoved 等等函数被调用,就是因为应用程序的主线程在 UIApplicationMain 里面有这样一个 run loop 在分发 input 或 timer 事件。






 iPhone 中的线程应用并不是无节制的,官方给出的资料显示iPhone OS下的主线程的堆栈大小是1M,第二个线程开始都是512KB。并且该值不能通过编译器开关或线程API函数来更改。

  只有主线程有直接修改UI的能力。

一、 NSOperation和NSOperationQueue

  1、一个继承自  NSOperation的操作类,该类的实现中必须有 - (void)main方法的。

  2、使用NSOperation的最简单方法就是将其放入NSOperationQueue中。

    一旦一个操作被加入队列,该队列就会启动并开始处理它(即调用该操作类的main方法)。一旦该操作完成队列就会释放它。

     self.queue = [[NSOperationQueue allocinit];

      ArticleParseOperation *parser = [[ArticleParseOperation allocinitWithData:filePath delegate:self];

      [queue addOperation:parser];

      [parser release];

     [queue release];

  3、可以给操作队列设置最多同事运行的操作数: [queue setMaxConcurrentOperationCount:2];

二、NSThread<转>

一、线程创建与启动
线程创建主要有二种方式:

- (id)init;	// designated initializer
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;

当然,还有一种比较特殊,就是使用所谓的convenient method,这个方法可以直接生成一个线程并启动它,而且无需为线程的清理负责。这个方法的接口是: 

+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)aSelector toTarget:(id)aTarget withObject:(id)anArgument

前两种方法创建后,需要手机启动,启动的方法是:

- (void)start;

二、线程的同步与锁
要说明线程的同步与锁,最好的例子可能就是多个窗口同时售票的售票系统了。我们知道在java中,使用synchronized来同步,而iphone虽然没有提供类似java下的synchronized关键字,但提供了NSCondition对象接口。查看NSCondition的接口说明可以看出,NSCondition是iphone下的锁对象,所以我们可以使用NSCondition实现iphone中的线程安全。这是来源于网上的一个例子:
SellTicketsAppDelegate.h 文件

//  SellTicketsAppDelegate.h
import <UIKit/UIKit.h>
 
@interface SellTicketsAppDelegate : NSObject <UIApplicationDelegate> {
     int tickets;
     int count;
     NSThread* ticketsThreadone;
     NSThread* ticketsThreadtwo;
     NSCondition* ticketsCondition;
     UIWindow *window;
 }
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UIWindow *window;
@end

SellTicketsAppDelegate.m 文件

//  SellTicketsAppDelegate.m
import "SellTicketsAppDelegate.h"
 
@implementation SellTicketsAppDelegate
@synthesize window;
 
- (void)applicationDidFinishLaunching:(UIApplication *)application {
     tickets = 100;
     count = 0;
     // 锁对象
     ticketCondition = [[NSCondition alloc] init];
     ticketsThreadone = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
     [ticketsThreadone setName:@"Thread-1"];
     [ticketsThreadone start];  
 
 
     ticketsThreadtwo = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
     [ticketsThreadtwo setName:@"Thread-2"];
     [ticketsThreadtwo start];
     //[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];
      // Override point for customization after application launch
     [window makeKeyAndVisible]; 
 
 }
 
- (void)run{
     while (TRUE) {
     	// 上锁
         [ticketsCondition lock];
         if(tickets > 0){
             [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];
             count = 100 - tickets;
             NSLog(@"当前票数是:%d,售出:%d,线程名:%@",tickets,count,[[NSThread currentThread] name]);
             tickets--;
         }else{
             break;
         }
         [ticketsCondition unlock];
     }
 }
 
- (void)dealloc {
	[ticketsThreadone release];
     [ticketsThreadtwo release];
     [ticketsCondition release]; 
     [window release];
     [super dealloc];
}
@end

三、线程的交互
线程在运行过程中,可能需要与其它线程进行通信,如在主线程中修改界面等等,可以使用如下接口:

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

由于在本过程中,可能需要释放一些资源,则需要使用NSAutoreleasePool来进行管理,如:

- (void)startTheBackgroundJob {
    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    // to do something in your thread job
    ...
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(makeMyProgressBarMoving) withObject:nil waitUntilDone:NO];
    [pool release];
}

如果你什么都不考虑,在线程函数内调用 autorelease 、那么会出现下面的错误:
NSAutoReleaseNoPool(): Object 0x********* of class NSConreteData autoreleased with no pool in place ….

四、关于线程池,大家可以查看NSOperation的相关资料。

原帖: http://www.voland.com.cn/iphone-in-the-multi-threaded-programming


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