线程 NSCondition NSThread

多线程在各种编程语言中都是难点，很多语言中实现起来很麻烦，objective-c虽然源于c,但其多线程编程却相当简单，可以与java相媲美。这篇文章主要从线程创建与启动、线程的同步与锁、线程的交互、线程池等等四个方面简单的讲解一下iphone中的多线程编程。

一、线程创建与启动

线程创建主要有三种方式：

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

这两种方法创建后，需要手机启动，启动的方法是：

- (void)start;

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

还有利用 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程：

[myObj performSelectorInBackground:@selector(myThreadMainMethod) withObject:nil];         

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];
}

iOS4 已经支持多线程了,我的EASYWEB在打开多个网页时会卡得要命,决定把它改成多线程方式进行加载网页
iOS4的多线程,基于Objective-c 相对 C++ JAVA来说简单不少

技术要点:
一 线程创建与启动
线程类 NSThread

包含如下线程操作方法:

 //返回当前线程
+ (NSThread *)currentThread;          
 
// 通过类方法创建一个线程
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;
 
// 判断是否为多线程
+ (BOOL)isMultiThreaded;
 
- (NSMutableDictionary *)threadDictionary;
 
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
 
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
 
//  退出线程
+ (void)exit;
 
// 线程属性值
+ (double)threadPriority ;
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p ;
 
// 线程函数地址
+ (NSArray *)callStackReturnAddresses;
 
// 设置与返回线程名称
- (void)setName:(NSString *)n;
- (NSString *)name;
 
// 线程堆栈
- (NSUInteger)stackSize;
- (void)setStackSize:(NSUInteger)s;
 
// 判断当前线程是否为主线程
- (BOOL)isMainThread;
+ (BOOL)isMainThread;
 
+ (NSThread *)mainThread;
 
// 线程对象初始化操作   (通过创建线程对象 ,需要 手工指定线程函数与各种属性)
- (id)init;
 
// 在线程对象初始化时创建一个线程(指定线程函数)
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;
 
// 是否在执行
- (BOOL)isExecuting;
 
// 是否已经结束 
- (BOOL)isFinished;
 
// 是否取消的
- (BOOL)isCancelled;
 
// 取消操作
- (void)cancel;
 
// 线程启动
- (void)start;
 
- (void)main;    // thread body method

推荐方式

// 通过类方法创建一个线程
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;
 
// 在线程对象初始化时创建一个线程(指定线程函数)
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;

主要通过selector:(SEL)selector 指定个功能函数,系统使其与主线程分开运行,以达到多线程的效果.

以上方式创建线程,非类方法创建需要调用 start才能让线程真正运行起来.

当多个线程同时运行,就会出现访问资源的同步问题

二 线程同步操作

IPHONE 使用NSCondition来进行线程同步,它是IPHONE的锁对象,用来保护当前访问的资源.

大致使用方法

NSCondition* mYLock = [[NSCondition alloc] init];
 
[mYLock lock]

资源….

[mYLock unLock];
 
[mYLock release];

三 线程的交互

使用线程对象的

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

进行交互操作
主要是调用 主线程中指定的方法来执行一些相关操作

四 线程池 NSOperation
NSInvocationOperation是 NSOperation的子类 具体使用代码

// 建立一个操作对象 
NSInvocationOperation* theOp = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(myTaskMethod:) object:data];
 
// 将操作对象 加到系统已经的操作对列里, 这时候 myTaskMethod以一个线程的方式与主线程分开执行.
[[MyAppDelegate sharedOperationQueue] addOperation:theOp];
 
// 这个是真正运行在另外一个线程的“方法”
- (void)myTaskMethod:(id)data
{
    // Perform the task.
}

以上是使用系统操作对列,可以使用 NSOperationQueue创建自己的线程对列

NSOperationQueue *operationQueue; 
        operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init]; //初始化操作队列
        [operationQueue setMaxConcurrentOperationCount:n]; // 可以设置队列的个数
        [operationQueue addOperation:otherOper];

线程创建与撤销遵循 OC的内存管理规则.

线程间通信，交互
1,在应用程序主线程中做事情：
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes:
2,在指定线程中做事情：

performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:

performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:
3,在当前线程中做事情：
performSelector:withObject:afterDelay:
performSelector:withObject:afterDelay:inModes:
4,取消发送给当前线程的某个消息
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object:

使用NSOperation和NSOperationQueue启动多线程开发应用

Apple从os x10.5在多线程应用的开发上有了很多改进，NSThread的引入使得开发多线程应用程序变得容易多了，尤其是引入了两个全新的类：NSOperation和NSOperationQueue. NSOperation对象类似java.lang.Runnable接口，也被设计为可扩展的，而且只有一个需要重写的方法, 这就是-(void)main.

The NSOperation class is an abstract class you use to encapsulate the code and data associated with a single task. Because it is abstract, you do not use this class directly but instead subclass or use one of the system-defined subclasses (NSInvocationOperation or NSBlockOperation) 

       使用NSOperation的最简单的方式就是把一个NSOperation对象加入到NSOperationQueue队列中，一旦这个对象被加入到队列，队列就开始处理这个对象，直到这个对象的所有操作完成，然后它被队列释放。下面示例：使用一个获取网页，并对其解析的线程NSXMLDocument，最后将解析得到的NSXMLDocument再返回给主线程。

// PageLoadOperation.h

@interface PageLoadOperation : NSOperation
{
     NSURL *targetURL;
}
@property (retain) NSURL *targetURL;
- (id) initWithURL:(NSURL *) url;
@end

// PageLoadOperation.m
#import "PageLoadOperation.h"
#import "AppDelegate.h"

@implementation PageLoadOperation

@synthesize targetURL;

- (id) initWithURL:(NSURL *)url
{
     if(![super init]) return nil;
     [self  setTargetURL:url];
     return self;
}

- (void)dealloc
{
      [targetURL release];
      [super dealloc];
}

- (void)main
{
    NSString  *webpageString = [[[NSString  alloc] initWithContentsOfURL:[self targetURL]] autorelease];
    NSError *error = nil;
    NSXMLDocument  *document = [[NSXMLDocument alloc] initWithXMLString:webpageString  options:NSXMLDocuemtTidyHTML  error:&error];
    if (!document){
           NSLog(@"%s Error loading document(%@):%@",_cmd,[[self  targetURL]  absoluteString], error];
    return;
    }
    [[AppDelegate  shared] performSelectorOnMainThread:@selector(pageLoaded:)  withObject:document  waitUntilDon:YES];
     [document  release];
}
@end

正是这样，该类很简单，只是在其init方法中接受一个url并保存起来，当main函数被调用的时候，它使用这个保存的url创建一个字符串，并将其传递给NSXMLDocumentinit方法。如果加载的xml数据没有出错，数据会被传递给AppDelegate，它处于主线程中。到此，这个线程的任务就宣告完成了。在主线程中注销操作队列时，会将这个NSOperation对象释放。

// AppDelegate.h
@interface AppDelegate : NSObject {
     NSOperationQueue  *queue;
}

+ (id)shared;
- (void)pageLoaded:(NSXMLDocument *)document;
@end

//AppDelegate.m
#import "AppDelegate.h"
#import "PageLoadOperation.h"
@implementation AppDelegate
static AppDelegate  *shared;
static NSArray  *urlArray;
- (id)init
{
    if(shared)
    {
        [self  autorelease];
        return shared;
     }
     if(![super init]) return  nil;
     NSMutableArray  *array = [[NSMutableArray alloc] init];
     [array addObject:@"http://www.google.com"];
     [array addObject:@"http://www.apple.com"];
     [array addObject:@"http://www.yahoo.com"];
     [array addObject:@"http://www.zarrastudios.com"];
     [array addObject:@"http://www.macosxhints.com"];
     urlArray = array;
     queue = [[NSOperationQueue  alloc] init];
     shared = self;
     return self;
}
- (void)applicationDidFinishLaunching:(NSNotification *)aNatification
{
     for(NSString *urlString in urlArray)
     {
          NSURL  *url = [NSURL URLWithString:urlString];
          PageLoadOperation  *plo = [[PageLoadOperation alloc] initWithURL:url];
          [queue  addOperation:plo];
          [plo  release];
     }
}

- (void)dealloc
{
     [queue  release];
     [super dealloc];
}

+ (id)shared
{
     if(!shared){
       [[AppDelegate alloc] init];
     }
     return  shared;
}

- (void)pageLoaded:(NSXMLDocument *)document
{
    NSLog(@"%s Do something with the XMLDocuemt:%@",_cmd,document);
}
@end

实践问题：在iOS4.0后，如果是并发操作则NSURLConnection无法在NSOperation中正常运行了。即NSURLConnection只能运行于主线程。解决方法可以借鉴以下代码：

-(void)download
{
    // NSURLConnectionn won't work if it's not in the main thread
    if (![NSThread isMainThread])
    {
        [self performSelectorOnMainThread:@selector(download) withObject:nil waitUntilDone:NO];
        return;
    }
    
    NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:_urlString]];
    _connection = [[NSURLConnection alloc] initWithRequest:request delegate:self];      
}

这个问题，其实确切是在iOS3中，并发的Operation都是在主线程中执行的，而到了iOS4.0，并发的Operation会在一个独立的线程中执行，这样就产生问题，如果不做特殊的处理，当Operation有异步的调用时，比如NSURLConnection，会由于Operation的start执行之后线程退出了而导致收不到相关的delegate调用。这个问题的标准解决之道是：在NSOperation发出了异步请求之后，启动线程内的runloop。确保线程不退出，同时收到delegate调用。