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iOS開發中多線程基礎

編輯：IOS開發綜合

耗時操作演練

代碼演練

編寫耗時方法

- (void)longOperation {
    for (int i = 0; i < 10000; ++i) {
        NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread], i);
    }
}

直接調用耗時方法

// 1> 直接調用耗時方法
[self longOperation];

運行測試效果

在後台執行耗時方法

// 2> 在後台執行耗時方法
[self performSelectorInBackground:@selector(longOperation) withObject:nil];

運行測試效果

小結

[NSThread currentThread]：當前線程對象
可以在所有的多線程技術中使用！通常用來在多線程開發中，Log 代碼是否在主線程運行 number
number == 1 主線程 number != 1 後台線程不要糾結 number 的具體數字

pthread演練

pthread 是 POSIX 多線程開發框架，由於是跨平台的 C 語言框架，在蘋果的頭文件中並沒有詳細的注釋要查閱 pthread 有關資料，可以訪問 http://baike.baidu.com

導入頭文件

#import

pthread演練

// 創建線程，並且在線程中執行 demo 函數
- (void)pthreadDemo {

    /**
     參數：
     1> 指向線程標識符的指針，C 語言中類型的結尾通常 _t/Ref，而且不需要使用 *
     2> 用來設置線程屬性
     3> 線程運行函數的起始地址
     4> 運行函數的參數

     返回值：
     - 若線程創建成功，則返回0
     - 若線程創建失敗，則返回出錯編號


     */
    pthread_t threadId = NULL;
    NSString *str = @"Hello Pthread";
    int result = pthread_create(&threadId, NULL, demo, (__bridge void *)(str));

    if (result == 0) {
        NSLog(@"創建線程 OK");
    } else {
        NSLog(@"創建線程失敗 %d", result);
    }
}

// 後台線程調用函數
void *demo(void *params) {
    NSString *str = (__bridge NSString *)(params);

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

    return NULL;
}

小結

在 C 語言中，沒有對象的概念，對象是以結構體的方式來實現的通常，在 C 語言框架中，對象類型以 _t/Ref 結尾，而且聲明時不需要使用 * C 語言中的 void * 和 OC 中的 id 是等價的 內存管理
在 OC 中，如果是 ARC 開發，編譯器會在編譯時，根據代碼結構，自動添加 retain/release/autorelease 但是，ARC 只負責管理 OC 部分的內存管理，而不負責 C 語言 代碼的內存管理因此，開發過程中，如果使用的 C 語言框架出現 retain/create/copy/new 等字樣的函數，大多都需要 release，否則會出現內存洩漏在混合開發時，如果在 C 和 OC 之間傳遞數據，需要使用 __bridge 進行橋接，橋接的目的就是為了告訴編譯器如何管理內存橋接的添加可以借助 Xcode 的輔助功能添加 MRC 中不需要使用橋接

三種創建線程的方法

准備函數

// MARK: - 後台線程調用函數
- (void)longOperation:(id)obj {
    NSLog(@"%@ - %@", [NSThread currentThread], obj);
}

1. alloc / init - start

// MARK: - NSThread 演練
- (void)threadDemo1 {
    // 1. 實例化線程對象 => alloc（分配內存） / init(初始化)
    NSThread *t = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(longOperation:) object:@"alloc/init"];

    // 2. 啟動線程
    [t start];

    // 3. 當前線程？
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}

演練小結

[t start];執行後，會在另外一個線程執行 demo 方法在 OC 中，任何一個方法的代碼都是從上向下順序執行的同一個方法內的代碼，都是在相同線程執行的(block除外)

2. detachNewThreadSelector

- (void)threadDemo2 {
    // detach => 分離一個子線程執行 demo: 方法
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(longOperation:) toTarget:self withObject:@"Detach"];

    // 2. 當前線程？
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}

演練小結

detachNewThreadSelector 類方法不需要啟動，創建線程後自動啟動線程執行 @selector 方法

3. 分類方法

- (void)threadDemo3 {
    // 1. 在後台執行 @selector 方法
    [self performSelectorInBackground:@selector(longOperation:) withObject:@"category"];

    // 2. 當前線程？
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}

performSelectorInBackground 是 NSObject 的分類方法沒有 thread 字眼，會立即在後台線程執行 @selector 方法所有 NSObject 都可以使用此方法，在其他線程執行方法！

自定義對象

Person 類

// MARK: - Person 類
@interface Person : NSObject
/// 姓名
@property (nonatomic, copy) NSString *name;
@end

@implementation Person

/// 使用字典實例化對象
+ (instancetype)personWithDict:(NSDictionary *)dict {
    Person *p = [[Person alloc] init];

    [p setValuesForKeysWithDictionary:dict];

    return p;
}

/// 加載數據
- (void)loadData {
    NSLog(@"加載數據 %@ %@", [NSThread currentThread], self.name);
}

@end

Person 類使用分類方法

- (void)threadDemo4 {
    Person * p = [Person personWithDict:@{@"name": @"zhangsan"}];

    [p performSelectorInBackground:@selector(loadData) withObject:nil];
}

線程狀態

演練代碼

// MARK: - 線程狀態演練
- (void)statusDemo {

    NSLog(@"睡會");
    [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

    for (int i = 0; i < 20; ++i) {
        if (i == 8) {
            NSLog(@"再睡會");
            [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1.0]];
        }

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

        if (i == 10) {
            NSLog(@"88");
            [NSThread exit];
        }
    }
    NSLog(@"能來嗎?");
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    // 注意不要在主線程上調用 exit 方法
//    [NSThread exit];

    // 實例化線程對象(新建)
    NSThread *t = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(statusDemo) object:nil];

    // 線程就緒(被添加到可調度線程池中)
    [t start];
}

阻塞

方法執行過程，符合某一條件時，可以利用 sleep 方法讓線程進入 阻塞 狀態

1> sleepForTimeInterval

從現在起睡多少秒

2> sleepUntilDate

從現在起睡到指定的日期

死亡

[NSThread exit];

一旦強行終止線程，後續的所有代碼都不會被執行 注意：在終止線程之前，應該注意釋放之前分配的對象！

就緒 -> 運行

線程從就緒和運行狀態之間的切換是由 CPU 負責的，程序員無法干預

線程屬性

演練代碼

// MARK: - 線程屬性
- (void)threadProperty {
    NSThread *t1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(demo) object:nil];

    // 1. 線程名稱
    t1.name = @"Thread AAA";
    // 2. 優先級
    t1.threadPriority = 0;

    [t1 start];

    NSThread *t2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(demo) object:nil];

    // 1. 線程名稱
    t2.name = @"Thread BBB";
    // 2. 優先級
    t2.threadPriority = 1;

    [t2 start];
}

- (void)demo {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        // 堆棧大小
        NSLog(@"%@ 堆棧大小：%tuK", [NSThread currentThread], [NSThread currentThread].stackSize / 1024);
    }

    // 模擬崩潰
    // 判斷是否是主線程
//    if (![NSThread currentThread].isMainThread) {
//        NSMutableArray *a = [NSMutableArray array];
//
//        [a addObject:nil];
//    }
}

屬性

1. `name` - 線程名稱

在大的商業項目中，通常需要在程序崩潰時，獲取程序准確執行所在的線程

2. `threadPriority` - 線程優先級

優先級，是一個浮點數，取值范圍從 0~1.0
1.0表示優先級最高 0.0表示優先級最低默認優先級是0.5 優先級高只是保證 CPU 調度的可能性會高刀哥個人建議，在開發的時候，不要修改優先級多線程的目的：是將耗時的操作放在後台，不阻塞主線程和用戶的交互！多線程開發的原則：簡單

3. `stackSize` - 棧區大小

默認情況下，無論是主線程還是子線程，棧區大小都是 512K 棧區大小可以設置

[NSThread currentThread].stackSize = 1024 * 1024;

4. `isMainThread` - 是否主線程

資源共享-賣票

多線程開發的復雜度相對較高，在開發時可以按照以下套路編寫代碼：

首先確保單個線程執行正確添加線程

賣票邏輯

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.tickets = 20;

    [self saleTickets];
}

/// 賣票邏輯 - 每一個售票邏輯(窗口)應該把所有的票賣完
- (void)saleTickets {
    while (YES) {
        if (self.tickets > 0) {
            self.tickets--;
            NSLog(@"剩余票數 %d %@", self.tickets, [NSThread currentThread]);
        } else {
            NSLog(@"沒票了 %@", [NSThread currentThread]);
            break;
        }
    }
}

添加線程

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    self.tickets = 20;

    NSThread *t1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    t1.name = @"售票員 A";
    [t1 start];

    NSThread *t2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(saleTickets) object:nil];
    t2.name = @"售票員 B";
    [t2 start];
}

添加休眠

- (void)saleTickets {
    while (YES) {
        // 模擬休眠
        [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

        if (self.tickets > 0) {
            self.tickets--;
            NSLog(@"剩余票數 %d %@", self.tickets, [NSThread currentThread]);
        } else {
            NSLog(@"沒票了 %@", [NSThread currentThread]);
            break;
        }
    }
}

運行測試結果

互斥鎖

添加互斥鎖

- (void)saleTickets {
    while (YES) {
        // 模擬休眠
        [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

        @synchronized(self) {
            if (self.tickets > 0) {
                self.tickets--;
                NSLog(@"剩余票數 %d %@", self.tickets, [NSThread currentThread]);
            } else {
                NSLog(@"沒票了 %@", [NSThread currentThread]);
                break;
            }
        }
    }
}

互斥鎖小結

保證鎖內的代碼，同一時間，只有一條線程能夠執行！互斥鎖的鎖定范圍，應該盡量小，鎖定范圍越大，效率越差！速記技巧 [[NSUserDefaults standardUserDefaults] synchronize];

互斥鎖參數

能夠加鎖的任意 NSObject 對象 注意：鎖對象一定要保證所有的線程都能夠訪問 如果代碼中只有一個地方需要加鎖，大多都使用 self，這樣可以避免單獨再創建一個鎖對象

原子屬性

原子屬性（線程安全），是針對多線程設計的，是默認屬性多個線程在寫入原子屬性時（調用 setter 方法），能夠保證同一時間只有一個線程執行寫入操作原子屬性是一種單(線程)寫多(線程)讀的多線程技術 原子屬性的效率比互斥鎖高，不過可能會出現髒數據 在定義屬性時，必須顯示地指定 nonatomic

演練代碼

@interface ViewController ()
@property (atomic, strong) NSObject *obj1;
@property (atomic, strong) NSObject *obj2;
@end

@implementation ViewController
@synthesize obj1 = _obj1;

// 原子屬性模擬代碼
/// obj1 - getter
- (NSObject *)obj1 {
    return _obj1;
}

/// obj1 - setter
- (void)setObj1:(NSObject *)obj1 {
    @synchronized(self) {
        _obj1 = obj1;
    }
}

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    long largeNumber = 1000 * 1000;

    // 互斥鎖測試
    CFAbsoluteTime start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i = 0; i < largeNumber; ++i) {
        self.obj1 = [[NSObject alloc] init];
    }
    NSLog(@"%f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start);

    // 自旋鎖測試
    start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    for (int i = 0; i < largeNumber; ++i) {
        self.obj2 = [[NSObject alloc] init];
    }
    NSLog(@"%f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - start);
}

@end

原子屬性內部的鎖是自旋鎖，自旋鎖的執行效率比互斥鎖高

自旋鎖 & 互斥鎖

共同點

都能夠保證同一時間，只有一條線程執行鎖定范圍的代碼

不同點

互斥鎖：如果發現有其他線程正在執行鎖定的代碼，線程會進入休眠狀態，等待其他線程執行完畢，打開鎖之後，線程會被喚醒 自旋鎖：如果發現有其他線程正在執行鎖定的代碼，線程會以死循環的方式，一直等待鎖定代碼執行完成

結論

自旋鎖更適合執行非常短的代碼無論什麼鎖，都是要付出代價

線程安全

多個線程進行讀寫操作時，仍然能夠得到正確結果，被稱為線程安全要實現線程安全，必須要用到鎖 為了得到更佳的用戶體驗，UIKit 不是線程安全的

約定：所有更新 UI 的操作都必須主線程上執行！

因此，主線程又被稱為UI 線程

iOS 開發建議

所有屬性都聲明為 nonatomic 盡量避免多線程搶奪同一塊資源盡量將加鎖、資源搶奪的業務邏輯交給服務器端處理，減小移動客戶端的壓力

線程間通訊

主線程實現

定義屬性

/// 根視圖是滾動視圖
@property (nonatomic, strong) UIScrollView *scrollView;
/// 圖像視圖
@property (nonatomic, weak) UIImageView *imageView;
/// 網絡下載的圖像
@property (nonatomic, weak) UIImage *image;

loadView

loadView 方法的作用：

加載視圖層次結構用純代碼開發應用程序時使用功能和 Storyboard & XIB 是等價的

如果重寫了 loadView，Storyboard & XIB 都無效

- (void)loadView {
    self.scrollView = [[UIScrollView alloc] init];
    self.scrollView.backgroundColor = [UIColor orangeColor];
    self.view = self.scrollView;

    UIImageView *iv = [[UIImageView alloc] init];
    [self.view addSubview:iv];
    self.imageView = iv;
}

viewDidLoad

視圖加載完成後執行可以做一些數據初始化的工作如果用純代碼開發，不要在此方法中設置界面 UI

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    // 下載圖像
    [self downloadImage];
}

下載網絡圖片

- (void)downloadImage {
    // 1. 網絡圖片資源路徑
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://c.hiphotos.baidu.com/image/pic/item/4afbfbedab64034f42b14da1aec379310a551d1c.jpg"];

    // 2. 從網絡資源路徑實例化二進制數據(網絡訪問)
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];

    // 3. 將二進制數據轉換成圖像
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];

    // 4. 設置圖像
    self.image = image;
}

設置圖片

- (void)setImage:(UIImage *)image {
    // 1. 設置圖像視圖的圖像
    self.imageView.image = image;

    // 2. 按照圖像大小設置圖像視圖的大小
    [self.imageView sizeToFit];

    // 3. 設置滾動視圖的 contentSize
    self.scrollView.contentSize = image.size;
}

設置滾動視圖的縮放

1> 設置滾動視圖縮放屬性

// 1> 最小縮放比例
self.scrollView.minimumZoomScale = 0.5;
// 2> 最大縮放比例
self.scrollView.maximumZoomScale = 2.0;
// 3> 設置代理
self.scrollView.delegate = self;

2> 實現代理方法 - 告訴滾動視圖縮放哪一個視圖

- (UIView *)viewForZoomingInScrollView:(UIScrollView *)scrollView {
    return self.imageView;
}

3> 跟蹤 scrollView 縮放效果

- (void)scrollViewDidZoom:(UIScrollView *)scrollView {
    NSLog(@"%@", NSStringFromCGAffineTransform(self.imageView.transform));
}

線程間通訊

在後台線程下載圖像

[self performSelectorInBackground:@selector(downloadImage) withObject:nil];

在主線程設置圖像

[self performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
}

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iOS開發中多線程基礎

耗時操作演練

代碼演練

小結

pthread演練

導入頭文件

pthread演練

小結

三種創建線程的方法

准備函數

1. alloc / init - start

演練小結

2. detachNewThreadSelector

演練小結

3. 分類方法

自定義對象

Person 類

Person 類使用分類方法

線程狀態

演練代碼

阻塞

死亡

就緒 -> 運行

線程屬性

演練代碼

屬性

1. name - 線程名稱

2. threadPriority - 線程優先級

3. stackSize - 棧區大小

4. isMainThread - 是否主線程

資源共享-賣票

賣票邏輯

添加線程

添加休眠

互斥鎖

添加互斥鎖

互斥鎖小結

互斥鎖參數

原子屬性

演練代碼

自旋鎖 & 互斥鎖

線程安全

iOS 開發建議

線程間通訊

主線程實現

定義屬性

loadView

viewDidLoad

下載網絡圖片

設置圖片

設置滾動視圖的縮放

線程間通訊

1. `name` - 線程名稱

2. `threadPriority` - 線程優先級

3. `stackSize` - 棧區大小

4. `isMainThread` - 是否主線程