线程生命周期,多线程的四种解决方案,线程安全问题,GCD的使用,NSOperation的使用

原文:http://www.cocoachina.com/ios/20170707/19769.html

本文主要是分享iOS多线程的相关内容,为了更系统的讲解,将分为以下7个方面来展开描述。

多线程的基本概念

线程的状态与生命周期

多线程的四种解决方案:pthread,NSThread,GCD,NSOperation

线程安全问题

NSThread的使用

GCD的理解与使用

NSOperation的理解与使用

Demo在这里:WHMultiThreadDemo

Demo的运行gif图如下:

一、多线程的基本概念

进程:可以理解成一个运行中的应用程序,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础,主要管理资源。

线程:是进程的基本执行单元,一个进程对应多个线程。

主线程:处理UI,所有更新UI的操作都必须在主线程上执行。不要把耗时操作放在主线程,会卡界面。

多线程:在同一时刻,一个CPU只能处理1条线程,但CPU可以在多条线程之间快速的切换,只要切换的足够快,就造成了多线程一同执行的假象。

线程就像火车的一节车厢,进程则是火车。车厢(线程)离开火车(进程)是无法跑动的,而火车(进程)至少有一节车厢(主线程)。多线程可以看做多个车厢,它的出现是为了提高效率。

多线程是通过提高资源使用率来提高系统总体的效率。

我们运用多线程的目的是:将耗时的操作放在后台执行!

二、线程的状态与生命周期

下图是线程状态示意图,从图中可以看出线程的生命周期是:新建 - 就绪 - 运行 - 阻塞 - 死亡

下面分别阐述线程生命周期中的每一步

新建:实例化线程对象

就绪:向线程对象发送start消息,线程对象被加入可调度线程池等待CPU调度。

运行:CPU 负责调度可调度线程池中线程的执行。线程执行完成之前,状态可能会在就绪和运行之间来回切换。就绪和运行之间的状态变化由CPU负责,程序员不能干预。

阻塞:当满足某个预定条件时,可以使用休眠或锁,阻塞线程执行。sleepForTimeInterval(休眠指定时长),sleepUntilDate(休眠到指定日期),@synchronized(self):(互斥锁)。

死亡:正常死亡,线程执行完毕。非正常死亡,当满足某个条件后,在线程内部中止执行/在主线程中止线程对象

还有线程的exit和cancel

[NSThread exit]:一旦强行终止线程,后续的所有代码都不会被执行。

[thread cancel]取消:并不会直接取消线程,只是给线程对象添加 isCancelled 标记。

三、多线程的四种解决方案

多线程的四种解决方案分别是:pthread,NSThread,GCD, NSOperation。

下图是对这四种方案进行了解读和对比。

四、线程安全问题

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。就好比几个人在同一时修改同一个表格,造成数据的错乱。

解决多线程安全问题的方法

方法一:互斥锁(同步锁)

@synchronized(锁对象)?{

//?需要锁定的代码

}

判断的时候锁对象要存在,如果代码中只有一个地方需要加锁,大多都使用self作为锁对象,这样可以避免单独再创建一个锁对象。

加了互斥做的代码,当新线程访问时,如果发现其他线程正在执行锁定的代码,新线程就会进入休眠。

方法二:自旋锁

加了自旋锁,当新线程访问代码时,如果发现有其他线程正在锁定代码,新线程会用死循环的方式,一直等待锁定的代码执行完成。相当于不停尝试执行代码,比较消耗性能。

属性修饰atomic本身就有一把自旋锁。

下面说一下属性修饰nonatomic 和 atomic

nonatomic?非原子属性,同一时间可以有很多线程读和写

atomic?原子属性(线程安全),保证同一时间只有一个线程能够写入(但是同一个时间多个线程都可以取值),atomic?本身就有一把锁(自旋锁)

atomic:线程安全,需要消耗大量的资源

nonatomic:非线程安全,不过效率更高,一般使用nonatomic

五、NSThread的使用

No.1:NSThread创建线程

NSThread有三种创建方式:

init方式

detachNewThreadSelector创建好之后自动启动

performSelectorInBackground创建好之后也是直接启动

/**?方法一,需要start?*/

NSThread?*thread1?=?[[NSThread?alloc]?initWithTarget:self?selector:@selector(doSomething1:)?object:@"NSThread1"];

//?线程加入线程池等待CPU调度,时间很快,几乎是立刻执行

[thread1?start];

/**?方法二,创建好之后自动启动?*/

[NSThread?detachNewThreadSelector:@selector(doSomething2:)?toTarget:self?withObject:@"NSThread2"];

/**?方法三,隐式创建,直接启动?*/

[self?performSelectorInBackground:@selector(doSomething3:)?withObject:@"NSThread3"];

-?(void)doSomething1:(NSObject?*)object?{

//?传递过来的参数

NSLog(@"%@",object);

NSLog(@"doSomething1:%@",[NSThread?currentThread]);

}

-?(void)doSomething2:(NSObject?*)object?{

NSLog(@"%@",object);

NSLog(@"doSomething2:%@",[NSThread?currentThread]);

}

-?(void)doSomething3:(NSObject?*)object?{

NSLog(@"%@",object);

NSLog(@"doSomething3:%@",[NSThread?currentThread]);

}

No.2:NSThread的类方法

返回当前线程

//?当前线程

[NSThread?currentThread];

NSLog(@"%@",[NSThread?currentThread]);

//?如果number=1,则表示在主线程,否则是子线程

打印结果:{number?=?1,?name?=?main}

阻塞休眠

//休眠多久

[NSThread?sleepForTimeInterval:2];

//休眠到指定时间

[NSThread?sleepUntilDate:[NSDate?date]];

类方法补充

//退出线程

[NSThread?exit];

//判断当前线程是否为主线程

[NSThread?isMainThread];

//判断当前线程是否是多线程

[NSThread?isMultiThreaded];

//主线程的对象

NSThread?*mainThread?=?[NSThread?mainThread];

No.3:NSThread的一些属性

//线程是否在执行

thread.isExecuting;

//线程是否被取消

thread.isCancelled;

//线程是否完成

thread.isFinished;

//是否是主线程

thread.isMainThread;

//线程的优先级,取值范围0.0到1.0,默认优先级0.5,1.0表示最高优先级,优先级高,CPU调度的频率高

thread.threadPriority;

Demo:WHMultiThreadDemo

六、GCD的理解与使用

No.1:GCD的特点

GCD会自动利用更多的CPU内核

GCD自动管理线程的生命周期(创建线程,调度任务,销毁线程等)

程序员只需要告诉 GCD 想要如何执行什么任务,不需要编写任何线程管理代码

No.2:GCD的基本概念

任务(block):任务就是将要在线程中执行的代码,将这段代码用block封装好,然后将这个任务添加到指定的执行方式(同步执行和异步执行),等待CPU从队列中取出任务放到对应的线程中执行。

同步(sync):一个接着一个,前一个没有执行完,后面不能执行,不开线程。

异步(async):开启多个新线程,任务同一时间可以一起执行。异步是多线程的代名词

队列:装载线程任务的队形结构。(系统以先进先出的方式调度队列中的任务执行)。在GCD中有两种队列:串行队列和并发队列。

并发队列:线程可以同时一起进行执行。实际上是CPU在多条线程之间快速的切换。(并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效)

串行队列:线程只能依次有序的执行。

GCD总结:将任务(要在线程中执行的操作block)添加到队列(自己创建或使用全局并发队列),并且指定执行任务的方式(异步dispatch_async,同步dispatch_sync)

No.3:队列的创建方法

使用dispatch_queue_create来创建队列对象,传入两个参数,第一个参数表示队列的唯一标识符,可为空。第二个参数用来表示串行队列(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)或并发队列(DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)。

//?串行队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_queue_create("test",?DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

//?并发队列

dispatch_queue_t?queue1?=?dispatch_queue_create("test",?DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

GCD的队列还有另外两种:

主队列:主队列负责在主线程上调度任务,如果在主线程上已经有任务正在执行,主队列会等到主线程空闲后再调度任务。通常是返回主线程更新UI的时候使用。dispatch_get_main_queue()

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0,?0),?^{

//?耗时操作放在这里

3

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),?^{

//?回到主线程进行UI操作

3

});

});

全局并发队列:全局并发队列是就是一个并发队列,是为了让我们更方便的使用多线程。dispatch_get_global_queue(0, 0)

//全局并发队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0);

//全局并发队列的优先级

#define?DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH?2?//?高优先级

#define?DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT?0?//?默认(中)优先级

#define?DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW?(-2)?//?低优先级

#define?DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND?INT16_MIN?//?后台优先级

//iOS8开始使用服务质量,现在获取全局并发队列时,可以直接传0

dispatch_get_global_queue(0,?0);

No.4:同步/异步/任务、创建方式

同步(sync)使用dispatch_sync来表示。

异步(async)使用dispatch_async。

任务就是将要在线程中执行的代码,将这段代码用block封装好。

代码如下:

//?同步执行任务

dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0,?0),?^{

//?任务放在这个block里

NSLog(@"我是同步执行的任务");

});

//?异步执行任务

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0,?0),?^{

//?任务放在这个block里

NSLog(@"我是异步执行的任务");

});

Demo:WHMultiThreadDemo

No.5:GCD的使用

由于有多种队列(串行/并发/主队列)和两种执行方式(同步/异步),所以他们之间可以有多种组合方式。

串行同步

串行异步

并发同步

并发异步

主队列同步

主队列异步

串行同步

执行完一个任务,再执行下一个任务。不开启新线程。

/**?串行同步?*/

-?(void)syncSerial?{

NSLog(@"\n\n**************串行同步***************\n\n");

//?串行队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_queue_create("test",?DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

//?同步执行

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"串行同步1???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"串行同步2???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"串行同步3???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

}

输入结果为顺序执行,都在主线程:

串行同步1???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步1???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步1???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步2???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步2???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步2???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步3???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步3???{number?=?1,?name?=?main}

串行同步3???{number?=?1,?name?=?main}

串行异步

开启新线程,但因为任务是串行的,所以还是按顺序执行任务。

/**?串行异步?*/

-?(void)asyncSerial?{

NSLog(@"\n\n**************串行异步***************\n\n");

//?串行队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_queue_create("test",?DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

//?同步执行

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"串行异步1???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"串行异步2???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"串行异步3???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

}

输入结果为顺序执行,有不同线程:

串行异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步2???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步2???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步2???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步3???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步3???{number?=?3,?name?=?(null)}

串行异步3???{number?=?3,?name?=?(null)}

并发同步

因为是同步的,所以执行完一个任务,再执行下一个任务。不会开启新线程。

/**?并发同步?*/

-?(void)syncConcurrent?{

3

NSLog(@"\n\n**************并发同步***************\n\n");

3

//?并发队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_queue_create("test",?DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

3

//?同步执行

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"并发同步1???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"并发同步2???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"并发同步3???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

}

输入结果为顺序执行,都在主线程:

并发同步1???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步1???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步1???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步2???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步2???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步2???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步3???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步3???{number?=?1,?name?=?main}

并发同步3???{number?=?1,?name?=?main}

并发异步

任务交替执行,开启多线程。

/**?并发异步?*/

-?(void)asyncConcurrent?{

NSLog(@"\n\n**************并发异步***************\n\n");

//?并发队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_queue_create("test",?DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

//?同步执行

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"并发异步1???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"并发异步2???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"并发异步3???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

}


输入结果为无序执行,有多条线程:

并发异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

并发异步2???{number?=?4,?name?=?(null)}

并发异步3???{number?=?5,?name?=?(null)}

并发异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

并发异步2???{number?=?4,?name?=?(null)}

并发异步3???{number?=?5,?name?=?(null)}

并发异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

并发异步2???{number?=?4,?name?=?(null)}

并发异步3???{number?=?5,?name?=?(null)}

主队列同步

如果在主线程中运用这种方式,则会发生死锁,程序崩溃。

/**?主队列同步?*/

-?(void)syncMain?{

NSLog(@"\n\n**************主队列同步,放到主线程会死锁***************\n\n");

//?主队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_get_main_queue();

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"主队列同步1???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"主队列同步2???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"主队列同步3???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

}

主队列同步造成死锁的原因:

如果在主线程中运用主队列同步,也就是把任务放到了主线程的队列中。

而同步对于任务是立刻执行的,那么当把第一个任务放进主队列时,它就会立马执行。

可是主线程现在正在处理syncMain方法,任务需要等syncMain执行完才能执行。

syncMain执行到第一个任务的时候,又要等第一个任务执行完才能往下执行第二个和第三个任务。

这样syncMain方法和第一个任务就开始了互相等待,形成了死锁。

主队列异步

在主线程中任务按顺序执行。

/**?主队列异步?*/

-?(void)asyncMain?{

NSLog(@"\n\n**************主队列异步***************\n\n");

//?主队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_get_main_queue();

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"主队列异步1???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"主队列异步2???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_sync(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"主队列异步3???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

}

输入结果为在主线程中按顺序执行:

主队列异步1???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步1???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步1???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步2???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步2???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步2???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步3???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步3???{number?=?1,?name?=?main}

主队列异步3???{number?=?1,?name?=?main}

GCD线程之间的通讯

开发中需要在主线程上进行UI的相关操作,通常会把一些耗时的操作放在其他线程,比如说图片文件下载等耗时操作。

当完成了耗时操作之后,需要回到主线程进行UI的处理,这里就用到了线程之间的通讯。

-?(IBAction)communicationBetweenThread:(id)sender?{

//?异步

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0,?0),?^{

//?耗时操作放在这里,例如下载图片。(运用线程休眠两秒来模拟耗时操作)

[NSThread?sleepForTimeInterval:2];

NSString?*picURLStr?=?@"http://www.bangmangxuan.net/uploads/allimg/160320/74-160320130500.jpg";

NSURL?*picURL?=?[NSURL?URLWithString:picURLStr];

NSData?*picData?=?[NSData?dataWithContentsOfURL:picURL];

UIImage?*image?=?[UIImage?imageWithData:picData];

//?回到主线程处理UI

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),?^{

//?在主线程上添加图片

self.imageView.image?=?image;

});

});

}

上面的代码是在新开的线程中进行图片的下载,下载完成之后回到主线程显示图片。

GCD栅栏

当任务需要异步进行,但是这些任务需要分成两组来执行,第一组完成之后才能进行第二组的操作。这时候就用了到GCD的栅栏方法dispatch_barrier_async。

-?(IBAction)barrierGCD:(id)sender?{

//?并发队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_queue_create("test",?DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

//?异步执行

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"栅栏:并发异步1???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"栅栏:并发异步2???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_barrier_async(queue,?^{

NSLog(@"------------barrier------------%@",?[NSThread?currentThread]);

NSLog(@"*******?并发异步执行,但是34一定在12后面?*********");

});

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"栅栏:并发异步3???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

dispatch_async(queue,?^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"栅栏:并发异步4???%@",[NSThread?currentThread]);

}

});

}

上面代码的打印结果如下,开启了多条线程,所有任务都是并发异步进行。但是第一组完成之后,才会进行第二组的操作。

栅栏:并发异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步2???{number?=?6,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步2???{number?=?6,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步1???{number?=?3,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步2???{number?=?6,?name?=?(null)}

------------barrier------------{number?=?6,?name?=?(null)}

*******?并发异步执行,但是34一定在12后面?*********

栅栏:并发异步4???{number?=?3,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步3???{number?=?6,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步4???{number?=?3,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步3???{number?=?6,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步4???{number?=?3,?name?=?(null)}

栅栏:并发异步3???{number?=?6,?name?=?(null)}

GCD延时执行

当需要等待一会再执行一段代码时,就可以用到这个方法了:dispatch_after。

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,?(int64_t)(5.0?*?NSEC_PER_SEC)),?dispatch_get_main_queue(),?^{

//?5秒后异步执行

NSLog(@"我已经等待了5秒!");

});

GCD实现代码只执行一次

使用dispatch_once能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次。可以用来设计单例。

static?dispatch_once_t?onceToken;

dispatch_once(&onceToken,?^{

NSLog(@"程序运行过程中我只执行了一次!");

});

GCD快速迭代

GCD有一个快速迭代的方法dispatch_apply,dispatch_apply可以同时遍历多个数字。

-?(IBAction)applyGCD:(id)sender?{

NSLog(@"\n\n**************?GCD快速迭代?***************\n\n");

//?并发队列

dispatch_queue_t?queue?=?dispatch_get_global_queue(0,?0);

//?dispatch_apply几乎同时遍历多个数字

dispatch_apply(7,?queue,?^(size_t?index)?{

NSLog(@"dispatch_apply:%zd======%@",index,?[NSThread?currentThread]);

});

}

打印结果如下:

dispatch_apply:0======{number?=?1,?name?=?main}

dispatch_apply:1======{number?=?1,?name?=?main}

dispatch_apply:2======{number?=?1,?name?=?main}

dispatch_apply:3======{number?=?1,?name?=?main}

dispatch_apply:4======{number?=?1,?name?=?main}

dispatch_apply:5======{number?=?1,?name?=?main}

dispatch_apply:6======{number?=?1,?name?=?main}

GCD队列组

异步执行几个耗时操作,当这几个操作都完成之后再回到主线程进行操作,就可以用到队列组了。

队列组有下面几个特点:

所有的任务会并发的执行(不按序)。

所有的异步函数都添加到队列中,然后再纳入队列组的监听范围。

使用dispatch_group_notify函数,来监听上面的任务是否完成,如果完成, 就会调用这个方法。

队列组示例代码:

-?(void)testGroup?{

dispatch_group_t?group?=??dispatch_group_create();

dispatch_group_async(group,?dispatch_get_global_queue(0,?0),?^{

NSLog(@"队列组:有一个耗时操作完成!");

});

dispatch_group_async(group,?dispatch_get_global_queue(0,?0),?^{

NSLog(@"队列组:有一个耗时操作完成!");

});

dispatch_group_notify(group,?dispatch_get_main_queue(),?^{

NSLog(@"队列组:前面的耗时操作都完成了,回到主线程进行相关操作");

});

}

打印结果如下:

队列组:有一个耗时操作完成!

队列组:有一个耗时操作完成!

队列组:前面的耗时操作都完成了,回到主线程进行相关操作

至此,GCD的相关内容叙述完毕。下面让我们继续学习NSOperation。

Demo:WHMultiThreadDemo

七、NSOperation的理解与使用

No.1:NSOperation简介

NSOperation是基于GCD之上的更高一层封装,NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程。

NSOperation实现多线程的步骤如下:

1.?创建任务:先将需要执行的操作封装到NSOperation对象中。

2.?创建队列:创建NSOperationQueue。

3.?将任务加入到队列中:将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中。

需要注意的是,NSOperation是个抽象类,实际运用时中需要使用它的子类,有三种方式:

使用子类NSInvocationOperation

使用子类NSBlockOperation

定义继承自NSOperation的子类,通过实现内部相应的方法来封装任务。

No.2:NSOperation的三种创建方式

NSInvocationOperation的使用

创建NSInvocationOperation对象并关联方法,之后start。

-?(void)testNSInvocationOperation?{

//?创建NSInvocationOperation

NSInvocationOperation?*invocationOperation?=?[[NSInvocationOperation?alloc]?initWithTarget:self?selector:@selector(invocationOperation)?object:nil];

//?开始执行操作

[invocationOperation?start];

}

-?(void)invocationOperation?{

NSLog(@"NSInvocationOperation包含的任务,没有加入队列========%@",?[NSThread?currentThread]);

}

打印结果如下,得到结论:程序在主线程执行,没有开启新线程。

这是因为NSOperation多线程的使用需要配合队列NSOperationQueue,后面会讲到NSOperationQueue的使用。

NSInvocationOperation包含的任务,没有加入队列========{number?=?1,?name?=?main}

NSBlockOperation的使用

把任务放到NSBlockOperation的block中,然后start。

-?(void)testNSBlockOperation?{

//?把任务放到block中

NSBlockOperation?*blockOperation?=?[NSBlockOperation?blockOperationWithBlock:^{

NSLog(@"NSBlockOperation包含的任务,没有加入队列========%@",?[NSThread?currentThread]);

}];

[blockOperation?start];

}

执行结果如下,可以看出:主线程执行,没有开启新线程。

同样的,NSBlockOperation可以配合队列NSOperationQueue来实现多线程。

NSBlockOperation包含的任务,没有加入队列========{number?=?1,?name?=?main}

但是NSBlockOperation有一个方法addExecutionBlock:,通过这个方法可以让NSBlockOperation实现多线程。

-?(void)testNSBlockOperationExecution?{

NSBlockOperation?*blockOperation?=?[NSBlockOperation?blockOperationWithBlock:^{

NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock主任务========%@",?[NSThread?currentThread]);

}];

[blockOperation?addExecutionBlock:^{

NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock方法添加任务1========%@",?[NSThread?currentThread]);

}];

[blockOperation?addExecutionBlock:^{

NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock方法添加任务2========%@",?[NSThread?currentThread]);

}];

[blockOperation?addExecutionBlock:^{

NSLog(@"NSBlockOperation运用addExecutionBlock方法添加任务3========%@",?[NSThread?currentThread]);

}];

[blockOperation?start];

}

执行结果如下,可以看出,NSBlockOperation创建时block中的任务是在主线程执行,而运用addExecutionBlock加入的任务是在子线程执行的。

NSBlockOperation运用addExecutionBlock========{number?=?1,?name?=?main}

addExecutionBlock方法添加任务1========{number?=?3,?name?=?(null)}

addExecutionBlock方法添加任务3========{number?=?5,?name?=?(null)}

addExecutionBlock方法添加任务2========{number?=?4,?name?=?(null)}

运用继承自NSOperation的子类

首先我们定义一个继承自NSOperation的类,然后重写它的main方法,之后就可以使用这个子类来进行相关的操作了。

/*******************"WHOperation.h"*************************/

#import?@interface?WHOperation?:?NSOperation

@end

/*******************"WHOperation.m"*************************/

#import?"WHOperation.h"

@implementation?WHOperation

-?(void)main?{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"NSOperation的子类WHOperation======%@",[NSThread?currentThread]);

}

}

@end

/*****************回到主控制器使用WHOperation**********************/

-?(void)testWHOperation?{

WHOperation?*operation?=?[[WHOperation?alloc]?init];

[operation?start];

}

运行结果如下,依然是在主线程执行。

SOperation的子类WHOperation======{number?=?1,?name?=?main}

NSOperation的子类WHOperation======{number?=?1,?name?=?main}

NSOperation的子类WHOperation======{number?=?1,?name?=?main}

所以,NSOperation是需要配合队列NSOperationQueue来实现多线程的。下面就来说一下队列NSOperationQueue。

No.3:队列NSOperationQueue

NSOperationQueue只有两种队列:主队列、其他队列。其他队列包含了串行和并发。

主队列的创建如下,主队列上的任务是在主线程执行的。

NSOperationQueue?*mainQueue?=?[NSOperationQueue?mainQueue];

其他队列(非主队列)的创建如下,加入到‘非队列’中的任务默认就是并发,开启多线程。

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

注意

非主队列(其他队列)可以实现串行或并行。

队列NSOperationQueue有一个参数叫做最大并发数:maxConcurrentOperationCount。

maxConcurrentOperationCount默认为-1,直接并发执行,所以加入到‘非队列’中的任务默认就是并发,开启多线程。

当maxConcurrentOperationCount为1时,则表示不开线程,也就是串行。

当maxConcurrentOperationCount大于1时,进行并发执行。

系统对最大并发数有一个限制,所以即使程序员把maxConcurrentOperationCount设置的很大,系统也会自动调整。所以把最大并发数设置的很大是没有意义的。

No.4:NSOperation + NSOperationQueue

把任务加入队列,这才是NSOperation的常规使用方式。

addOperation添加任务到队列

先创建好任务,然后运用- (void)addOperation:(NSOperation *)op 方法来吧任务添加到队列中,示例代码如下:

-?(void)testOperationQueue?{

//?创建队列,默认并发

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

//?创建操作,NSInvocationOperation

NSInvocationOperation?*invocationOperation?=?[[NSInvocationOperation?alloc]?initWithTarget:self?selector:@selector(invocationOperationAddOperation)?object:nil];

//?创建操作,NSBlockOperation

NSBlockOperation?*blockOperation?=?[NSBlockOperation?blockOperationWithBlock:^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"addOperation把任务添加到队列======%@",?[NSThread?currentThread]);

}

}];

[queue?addOperation:invocationOperation];

[queue?addOperation:blockOperation];

}

-?(void)invocationOperationAddOperation?{

NSLog(@"invocationOperation===aaddOperation把任务添加到队列====%@",?[NSThread?currentThread]);

}

运行结果如下,可以看出,任务都是在子线程执行的,开启了新线程!

invocationOperation===addOperation把任务添加到队列===={number?=?4,?name?=?(null)}

addOperation把任务添加到队列======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperation把任务添加到队列======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperation把任务添加到队列======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock添加任务到队列

这是一个更方便的把任务添加到队列的方法,直接把任务写在block中,添加到任务中。

-?(void)testAddOperationWithBlock?{

//?创建队列,默认并发

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

//?添加操作到队列

[queue?addOperationWithBlock:^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列======%@",?[NSThread?currentThread]);

}

}];

}

运行结果如下,任务确实是在子线程中执行。

addOperationWithBlock把任务添加到队列======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列======{number?=?3,?name?=?(null)}

运用最大并发数实现串行

上面已经说过,可以运用队列的属性maxConcurrentOperationCount(最大并发数)来实现串行,值需要把它设置为1就可以了,下面我们通过代码验证一下。

-?(void)testMaxConcurrentOperationCount?{

//?创建队列,默认并发

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

//?最大并发数为1,串行

queue.maxConcurrentOperationCount?=?1;

//?最大并发数为2,并发

//????queue.maxConcurrentOperationCount?=?2;

//?添加操作到队列

[queue?addOperationWithBlock:^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列1======%@",?[NSThread?currentThread]);

}

}];

//?添加操作到队列

[queue?addOperationWithBlock:^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列2======%@",?[NSThread?currentThread]);

}

}];

//?添加操作到队列

[queue?addOperationWithBlock:^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"addOperationWithBlock把任务添加到队列3======%@",?[NSThread?currentThread]);

}

}];

}

运行结果如下,当最大并发数为1的时候,虽然开启了线程,但是任务是顺序执行的,所以实现了串行。

你可以尝试把上面的最大并发数变为2,会发现任务就变成了并发执行。

addOperationWithBlock把任务添加到队列1======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列1======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列1======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列2======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列2======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列2======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列3======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列3======{number?=?3,?name?=?(null)}

addOperationWithBlock把任务添加到队列3======{number?=?3,?name?=?(null)}

No.5:NSOperation的其他操作

取消队列NSOperationQueue的所有操作,NSOperationQueue对象方法

-?(void)cancelAllOperations

取消NSOperation的某个操作,NSOperation对象方法

-?(void)cancel

使队列暂停或继续

//?暂停队列

[queue?setSuspended:YES];

判断队列是否暂停

-?(BOOL)isSuspended

暂停和取消不是立刻取消当前操作,而是等当前的操作执行完之后不再进行新的操作。

No.6:NSOperation的操作依赖

NSOperation有一个非常好用的方法,就是操作依赖。可以从字面意思理解:某一个操作(operation2)依赖于另一个操作(operation1),只有当operation1执行完毕,才能执行operation2,这时,就是操作依赖大显身手的时候了。

-?(void)testAddDependency?{

//?并发队列

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

//?操作1

NSBlockOperation?*operation1?=?[NSBlockOperation?blockOperationWithBlock:^{

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"operation1======%@",?[NSThread??currentThread]);

}

}];

//?操作2

NSBlockOperation?*operation2?=?[NSBlockOperation?blockOperationWithBlock:^{

NSLog(@"****operation2依赖于operation1,只有当operation1执行完毕,operation2才会执行****");

for?(int?i?=?0;?i?<?3;?i++)?{

NSLog(@"operation2======%@",?[NSThread??currentThread]);

}

}];

//?使操作2依赖于操作1

[operation2?addDependency:operation1];

//?把操作加入队列

[queue?addOperation:operation1];

[queue?addOperation:operation2];

}

运行结果如下,操作2总是在操作1之后执行,成功验证了上面的说法。

operation1======{number?=?3,?name?=?(null)}

operation1======{number?=?3,?name?=?(null)}

operation1======{number?=?3,?name?=?(null)}

****operation2依赖于operation1,只有当operation1执行完毕,operation2才会执行****

operation2======{number?=?4,?name?=?(null)}

operation2======{number?=?4,?name?=?(null)}

operation2======{number?=?4,?name?=?(null)}

后记

本文所述的示例代码在这里:WHMultiThreadDemo

推荐简单又好用的分类集合:WHKit

github地址:https://github.com/remember17

推荐阅读更多精彩内容