多线程研究

什么是多线程

1个进程中可以开启多条线程，每条线程可以并行（同时）执行不同的任务

原理

1. 同一时间，CPU只能处理1条线程，只有1条线程在工作（执行）
2. 多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换）
3. 如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象

优点

1. 能适当提高程序的执行效率
2. 能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）

缺点

1. 创建线程是有开销的，iOS下主要成本包括：内核数据结构（大约1KB）、栈空间（子线程512KB、主线程1MB，也可以使用-setStackSize:设置，但必须是4K的倍数，而且最小是16K），创建线程大约需要90毫秒的创建时间
2. 如果开启大量的线程，会降低程序的性能
3. 线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大
4. 程序设计更加复杂：比如线程之间的通信、多线程的数据共享

多线程在iOS开发中的应用

什么是主线程

一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，称为“主线程”或“UI线程”

主线程的主要作用

显示\刷新UI界面
处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）

主线程的使用注意

别将比较耗时的操作放到主线程中
耗时操作会卡住主线程，严重影响UI的流畅度，给用户一种“卡”的坏体验

将耗时操作放在子线程

iOS中多线程的实现方案

NSThread

一个NSThread对象就代表一条线程

创建、启动线程

方法1

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];
// 线程一启动，就会在线程thread中执行self的run方法

方法2

///创建线程后自动启动线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

方法3

//隐式创建并启动线程
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

后两种方法简单，但是无法对线程进行详细的设置

主线程相关用法

+ (NSThread *)mainThread; // 获得主线程
- (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程
+ (BOOL)isMainThread; // 是否为主线程

获得当前线程

NSThread *current = [NSThread currentThread];

线程的名字

- (void)setName:(NSString *)n;
- (NSString *)name;

线程的优先级别

- (double)threadPriority;
/** 优先级别：0.0 - 1.0；0.5
     0.0：最低
     1.0：最高
     **/

线程状态

控制线程状态

启动线程

- (void)start; 
// 进入就绪状态 -> 运行状态。当线程任务执行完毕，自动进入死亡状态

阻塞（暂停）线程

+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;

// 进入阻塞状态

强制停止线程

+ (void)exit;
// 进入死亡状态 注意：一旦线程停止（死亡）了，就不能再次开启任务

多线程的安全隐患

资源共享

1块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源
比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件

当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题

解决–互斥锁

互斥锁使用格式

@synchronized(锁对象) { // 需要锁定的代码 }
注意：保证锁内的代码，同一时间只有1个线程执行；
互斥锁的范围：尽量要小，范围大，效率就会差

互斥锁的优缺点

优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
缺点：需要消耗大量的CPU资源

互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源

相关专业术语：线程同步
线程同步的意思是：多条线程在同一条线上执行（按顺序地执行任务）
互斥锁，就是使用了线程同步技术

原子和非原子属性的选择

nonatomic和atomic对比

atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备

iOS开发的建议

所有属性都声明为nonatomic
尽量避免多线程抢夺同一块资源
尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力

线程间通信

线程间通信常用方法

- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;