笔记-多线程底层初探

最新推荐文章于 2025-08-18 19:35:30 发布

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文章标签： ui

原文链接：https://juejin.im/post/5c87c596f265da2dab180aac

线程与进程

线程的定义

线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行
进程想要执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程
程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程或UI线程

进程的定义

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用的且受保护的内存

线程与进程的关系

地址空间：同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间
资源拥有：同一进程内的线程共享本进程的资源如内存、I/O、cpu等，但是进程之间的资源是独立的
执行过程：每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。但是线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制
线程是处理器调度的基本单位，但是进程不是
一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮
进程切换时，消耗的资源大，效率高。所以涉及到频繁的切换时，使用线程要好于进程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程不能用进程

多线程的原理

原理

CPU在单位时间片里快速在各线程之间的切换

意义

优点：

能适当提高程序的执行效率
能适当提高资源的利用率（CPU，内存）
线程上的任务执行完成后，线程会自动销毁

缺点：

开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，每一个线程都占 512 KB）
如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能
线程越多，CPU 在调用线程上的开销就越大
程序设计更加复杂，比如线程间的通信、多线程的数据共享

线程的生命周期

new 新建一个线程
start 开始一个线程，线程进入就绪(runnable)状态
CPU调度当前线程，进入运行(Running)状态
Running状态之后会出现几种现象
正常执行任务完毕，强制退出；受时间片的影响，切换到其他线程；调用sleep或等待同步锁，从可调度线程池中移除，进入阻塞（Blocked）状态
sleep到时，获取到同步锁，重新添加回可调度线程池，再次进入就绪(Runnable)状态

注意：start操作不可重复，当CPU调度当前线程，进入Running状态时，这里存在一个可调度线程池，会进行一系列的判断，如果线程池里有当前线程，会直接执行线程，如果没有，则判断当前线程池的大小是否小于核心线程池的大小，如果小于，则创建一个新的线程来执行；如果大于，则等待被加入到队列等，具体可以参考下面的线程池工作原理。

具体代码看下线程的生命周期：

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    // 根据状态来改变 - 线程
    if (self.t == nil) {
        // new 新建
        self.t = [[NSThread alloc] initWithTarget:self.p selector:@selector(testThreadStatus) object:@100];
        // 2. 启动线程start - runnable
        [self.t start];
        self.t.name = @"学习线程";
    }
}
 
 - (void)testThreadStatus {
    // running
    for (int i = 0; i<10; i++) {
        // blocked
        if (i == 2) {
            sleep(1);
        }
    }
    [self.t cancel];
}
复制代码

流程图：

线程池工作原理

在线程的生命周期中，需要考虑到当前的可调度线程池。首先需要判断当前线程池的大小是否小于核心线程池大小，如果是小于，则直接创建线程去执行任务；如果是大于，则没有能力开辟新的线程去执行任务，只能依赖现有的线程，则需要判断工作队列是否已经满了，如果没有满，则将任务push到队列，执行任务；如果满了，判断线程池里的线程是否都工作，如果没有，则利用线程去执行任务；如果都在工作，则进入饱和策略。

饱和策略：

Abort策略（中止策略）默认策略，新任务提交时直接抛出未检查的异常RejectedExecutionException，该异常可由调用者捕获
Discard策略（抛弃任务）新提交的任务被抛弃
DiscardOldest策略（抛弃最旧的）队列的是“队头”的任务，然后尝试提交新的任务。（不适合工作队列为优先队列场景）
CallerRuns策略（调用者运行）为调节机制，既不抛弃任务也不抛出异常，而是将某些任务回退到调用者。不会在线程池的线程中执行新的任务，而是在调用exector的线程中运行新的任务

锁

保证线程的安全，提高性能，具体可参考iOS的锁

线程和runloop的关系

runloop与线程是一一对应的，一个runloop对应一个核心的线程，为什么说是核心的，是因为runloop是可以嵌套的，但是核心的只能有一个，他们的关系保存在一个全局的字典里
runloop是来管理线程的，当线程的runloop被开启后，线程会在执行完任务后进入休眠状态，有了任务就会被唤醒去执行任务
runloop在第一次获取时被创建，在线程结束时被销毁
对于主线程来说，runloop在程序一启动就默认创建好了
对于子线程来说，runloop是懒加载的，只有当我们使用的时候才会创建，所以在子线程用定时器要注意：确保子线程的runloop被创建，不然定时器不会回调