iOS之多线程

首先，在了解多线程之前要了解什么是进程，什么是线程
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且受保护的内存空间内。
一个进程要想执行任务，必须得有至少一个线程，线程是进程的基本执行单元，一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行。
一个线程中任务的执行是串行的，如果要在1个线程中执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务。也就是说，在同一时间内，1个线程只能执行1个任务。

什么是多线程？

即在一个进程（程序）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。

并行即同时执行。比如同时开启3条线程分别下载3个文件（分别是文件A、文件B、文件C）。

在同一时间里，CPU只能处理一条线程，只有一条线程在工作（执行）。多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间快速切换，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。

多线程优缺点

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. 开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，主线程占用1M，子线程占用512KB），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。
2. 线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大。
3. 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

开启多线程的方式

当一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，称为“主线程”或“UI线程”；它的作用就是刷新显示UI,处理UI事件。

1. 不要将耗时操作放到主线程中去处理，会卡住线程。
2. 和UI相关的刷新操作必须放到主线程中进行处理。

pthread

特点：

1. 一套通用的多线程API
2. 适用于UnixLinuxWindows等系统
3. 跨平台可移植

使用难度：*****
使用语言：c语言
使用频率：几乎不用
线程生命周期：由程序员进行管理

使用说明：pthread的基本使用（需要包含头文件）

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具体实现代码：

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pthread_t thread;/*第一个参数:线程对象第二个参数:线程属性,NULL第三个参数:指向函数的指针第四个参数:前一个参数()方法中需要接受的参数*/pthread_create(&thread, NULL, run, NULL);

NSThread

特点：

1. 使用更加面向对象
2. 简单易用，可直接操作线程对象

使用难度：***
使用语言：OC语言
使用频率：偶尔使用
线程生命周期：由程序员进行管理

创建线程

第一种创建线程的方式：alloc init

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//特点：需要手动开启线程，可以拿到线程对象进行详细的设置/*第一个参数：目标对象第二个参数：选择器，线程启动要调用哪个方法第三个参数：前面方法要接收的参数（最多只能接收一个参数，没有则传nil）*/NSThread *newThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];//启动线程[newThread start];

第二种创建线程的方式：分离出一条子线程

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//特点：不需要手动开启线程，不可以对线程对象进行详细的设置/* 第一个参数：选择器，线程启动要调用哪个方法 第二个参数：目标对象 第三个参数：前面方法要接收的参数*/[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

第三种创建线程的方式：后台线程

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//特点：自动启动线程，不能对线程对象进行详细的设置/*第一个参数：线程启动后调用的方法第二个参数：方法接收的参数*/[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

设置线程的属性

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//设置线程的属性//设置线程的名称thread.name = @"线程A";//设置线程的优先级,注意线程优先级的取值范围为0.0~1.0之间，1.0表示线程的优先级最高,如果不设置该值，那么理想状态下默认为0.5thread.threadPriority = 1.0;

线程的状态

线程的各种状态：新建-就绪-运行-阻塞-死亡

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//常用的控制线程状态的方法[NSThread exit];//退出当前线程[NSThread sleepForTimeInterval:2.0];//阻塞线程[NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2.0]];//阻塞线程//注意：线程死了不能复生

线程安全

前提：多个线程访问同一块资源会发生数据安全问题
解决方案：加互斥锁
相关代码：@synchronized(self){}
专业术语-线程同步
原子和非原子属性（是否对setter方法加锁）

线程间通信

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-(void)touchesBegan:(nonnull NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(nullable UIEvent *)event{ //开启一条子线程来下载图片 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadImage) toTarget:self withObject:nil];}-(void)downloadImage{ //1.确定要下载网络图片的url地址，一个url唯一对应着网络上的一个资源 NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://http://p2.wmpic.me/article/2016/03/17/1458205813_mEsdeUon.jpg"]; //2.根据url地址下载图片数据到本地（二进制数据） NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; //3.把下载到本地的二进制数据转换成图片 UIImage *image = [UIImage imageWithData:data]; //4.回到主线程刷新UI //4.1 第一种方式// [self performSelectorOnMainThread:@selector(showImage:) withObject:image waitUntilDone:YES]; //4.2 第二种方式// [self.imageView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:YES]; //4.3 第三种方式 [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:YES];}

如何计算代码段的执行时间

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//第一种方法NSDate *start = [NSDate date];//2.根据url地址下载图片数据到本地（二进制数据）NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];NSDate *end = [NSDate date];NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",[end timeIntervalSinceDate:start]);//第二种方法CFTimeInterval start = CFAbsoluteTimeGetCurrent();NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];CFTimeInterval end = CFAbsoluteTimeGetCurrent();NSLog(@"第二步操作花费的时间为%f",end - start);

GCD

特点：

1. 旨在替代NSThread等线程技术
2. 充分利用设备的多核（自动）

使用难度：**
使用语言：C语言
使用频率：经常使用
线程生命周期：自动管理

GCD基本使用

异步函数+并发队列：开启多条线程，并发执行任务
异步函数+串行队列：开启一条线程，串行执行任务
同步函数+并发队列：不开线程，串行执行任务
同步函数+串行队列：不开线程，串行执行任务
异步函数+主队列：不开线程，在主线程中串行执行任务
同步函数+主队列：不开线程，串行执行任务（注意死锁发生）

注意同步函数和异步函数在执行顺序上面的差异

GCD线程间通信

创建串行队列

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/*第一个参数:C语言的字符传,标签第二个参数:队列的类型*/dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create(const char *label, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

创建并发队列

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/*第一个参数:C语言的字符传,标签第二个参数:队列的类型*/dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create(const char *label, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

创建全局队列

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//0.获取一个全局的队列dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);//1.先开启一个线程，把下载图片的操作放在子线程中处理dispatch_async(queue, ^{ //2.下载图片 NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p2.wmpic.me/article/2016/03/17/1458205813_mEsdeUon.jpg"]; NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; UIImage *image = [UIImage imageWithData:data]; NSLog(@"下载操作所在的线程--%@",[NSThread currentThread]); //3.回到主线程刷新UI dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ self.imageView.image = image; //打印查看当前线程 NSLog(@"刷新UI---%@",[NSThread currentThread]); });});

GCD其它常用函数

栅栏函数（控制任务的执行顺序）

123	dispatch_barrier_async(queue, ^{ NSLog(@"--dispatch_barrier_async-");});

延迟执行（延迟·控制在哪个线程执行）

123	dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ NSLog(@"---%@",[NSThread currentThread]);});

一次性代码（注意不能放到懒加载）

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-(void)once{ //整个程序运行过程中只会执行一次 //onceToken用来记录该部分的代码是否被执行过 static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ NSLog(@"-----"); });}

快速迭代（开多个线程并发完成迭代操作）

123	dispatch_apply(subpaths.count, queue, ^(size_t index) {});

队列组（同栅栏函数）

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//创建队列组 dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); //队列组中的任务执行完毕之后，执行该函数 dispatch_group_notify(dispatch_group_t group, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

注意事项：

在iOS6.0之前，在GCD中凡是使用了带Crearte和retain的函数在最后都需要做一次release操作。而主队列和全局并发队列不需要我们手动release。在iOS6.0之后GCD已经被纳入到了ARC的内存管理范畴中，即便是使用retain或者create函数创建的对象也不再需要开发人员手动释放，我们像对待普通OC对象一样对待GCD就OK。

在使用栅栏函数的时候，苹果官方明确规定栅栏函数只有在和使用create函数自己的创建的并发队列一起使用的时候才有效

NSOperation

特点：

1. 基于GCD（底层是GCD）
2. 比GCD多了一些更简单实用的功能
3. 使用更加面向对象

使用难度：**
使用语言：OC语言
使用频率：经常使用
线程生命周期：自动管理

NSOperation是对GCD的包装，其本身是只是抽象类，只有它的子类（三个子类分别是：NSBlockOperation、NSInvocationOperation以及自定义继承自NSOperation的类）才能创建对象

NSInvocationOperation

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//1.封装操作/*第一个参数：目标对象第二个参数：该操作要调用的方法，最多接受一个参数第三个参数：调用方法传递的参数，如果方法不接受参数，那么该值传nil*/NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];//2.启动操作[operation start];

NSBlockOperation

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//1.封装操作/* NSBlockOperation提供了一个类方法，在该类方法中封装操作*/NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ //在主线程中执行 NSLog(@"---download1--%@",[NSThread currentThread]);}];//2.追加操作，追加的操作在子线程中执行[operation addExecutionBlock:^{ NSLog(@"---download2--%@",[NSThread currentThread]);}];[operation addExecutionBlock:^{ NSLog(@"---download3--%@",[NSThread currentThread]);}];//3.启动执行操作[operation start];

自定义NSOperation

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//如何封装操作？//自定义的NSOperation,通过重写内部的main方法实现封装操作-(void)main{ NSLog(@"--main--%@",[NSThread currentThread]);}//如何使用？//1.实例化一个自定义操作对象TYOperation *op = [[TYOperation alloc]init];//2.执行操作[op start];

NSOperationQueue

NSOperation中的两种队列

• 主队列 通过mainQueue获得，凡是放到主队列中的任务都将在主线程执行
• 非主队列 直接alloc init出来的队列。非主队列同时具备了并发和串行的功能，通过设置最大并发数属性来控制任务是并发执行还是串行执行

NSInvocationOperation

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- (void)invocation{ /* GCD中的队列： 串行队列：自己创建的，主队列 并发队列：自己创建的，全局并发队列 NSOperationQueue 主队列：[NSOperationQueue mainqueue];凡事放在主队列中的操作都在主线程中执行 非主队列：[[NSOperationQueue alloc]init]，并发和串行，默认是并发执行的 */ //1.创建队列 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init]; //2.封装操作 NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download1) object:nil]; NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download2) object:nil]; NSInvocationOperation * 大专栏  iOS之多线程op3 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(download3) object:nil]; //3.把封装好的操作添加到队列中 [queue addOperation:op1]; [queue addOperation:op2]; [queue addOperation:op3];}

NSBlockOperation

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- (void)freeBlock{ //1.创建队列 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init]; //2.封装操作 NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]); }]; NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]); }]; [op2 addExecutionBlock:^{ NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]); }]; [op2 addExecutionBlock:^{ NSLog(@"4----%@",[NSThread currentThread]); }]; //3.添加操作到队列中 [queue addOperation:op1]; [queue addOperation:op2] //补充：简便方法 [queue addOperationWithBlock:^{ NSLog(@"5----%@",[NSThread currentThread]); }];}

自定义NSOperation

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-(void)freeOperation{//1.创建队列NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];//2.封装操作//好处：1.信息隐蔽// 2.代码复用TYOperation *op1 = [[TYOperation alloc]init];TYOperation *op2 = [[TYOperation alloc]init];//3.添加操作到队列中[queue addOperation:op1];[queue addOperation:op2];}

NSOperation其它用法

设置最大并发数[最大并发数关系着队列是串行还是并行]

创建队列

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

设置最大并发数

1. 该属性需要在任务添加到队列中之前进行设置
2. 该属性控制队列是串行执行还是并发执行
3. 如果最大并发数等于1，那么该队列是串行的，如果大于1那么是并行的
   4.系统的最大并发数有个默认的值，为-1，如果该属性设置为0，那么不会执行任何任务

1	queue.maxConcurrentOperationCount = 2;

暂停和恢复以及取消

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//设置暂停和恢复//suspended设置为YES表示暂停，suspended设置为NO表示恢复//暂停表示不继续执行队列中的下一个任务，暂停操作是可以恢复的if (self.queue.isSuspended) { self.queue.suspended = NO;}else{ self.queue.suspended = YES;}//取消队列里面的所有操作//取消之后，当前正在执行的操作的下一个操作将不再执行，而且永远都不在执行，就像后面的所有任务都从队列里面移除了一样//取消操作是不可以恢复的[self.queue cancelAllOperations];---------自定义NSOperation取消操作---------------------------(void)main{ //耗时操作1 for (int i = 0; i<1000; i++) { NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]); } NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++"); //苹果官方建议，每当执行完一次耗时操作之后，就查看一下当前队列是否为取消状态，如果是，那么就直接退出 //好处是可以提高程序的性能 if (self.isCancelled) { return; } //耗时操作2 for (int i = 0; i<1000; i++) { NSLog(@"任务1-%d--%@",i,[NSThread currentThread]); } NSLog(@"+++++++++++++++++++++++++++++++++");}

NSOperation实现线程间通信

开子线程下载图片

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//1.创建队列NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];//2.使用简便方法封装操作并添加到队列中[queue addOperationWithBlock:^{ //3.在该block中下载图片 NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p2.wmpic.me/article/2016/03/17/1458205813_mEsdeUon.jpg"]; NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; UIImage *image = [UIImage imageWithData:data]; NSLog(@"下载图片操作--%@",[NSThread currentThread]); //4.回到主线程刷新UI [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{ self.imageView.image = image; NSLog(@"刷新UI操作---%@",[NSThread currentThread]); }];}];

下载多张图片合成综合案例（设置操作依赖）

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- (void)download{ //1.创建队列 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init]; //2.封装操作下载图片1 NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p2.wmpic.me/article/2016/03/14/1457926891_nZGraHTj.jpg"]; NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; //拿到图片数据 self.image1 = [UIImage imageWithData:data]; }]; //3.封装操作下载图片2 NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p3.wmpic.me/article/2016/01/08/1452222281_PmFnXZHU.jpg"]; NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url]; //拿到图片数据 self.image2 = [UIImage imageWithData:data]; }]; //4.合成图片 NSBlockOperation *combine = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ //4.1 开启图形上下文 UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200)); //4.2 画第一幅图 [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)]; //4.3 画第二幅图 [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)]; //4.4 根据图形上下文拿到图片数据 UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext(); //NSLog(@"%@",image); //4.5 关闭图形上下文 UIGraphicsEndImageContext(); //7.回到主线程刷新UI [[NSOperationQueue mainQueue]addOperationWithBlock:^{ self.imageView.image = image; NSLog(@"刷新UI---%@",[NSThread currentThread]); }]; }]; //5.设置操作依赖 [combine addDependency:op1]; [combine addDependency:op2]; //6.添加操作到队列中执行 [queue addOperation:op1]; [queue addOperation:op2]; [queue addOperation:combine]; }

单例设计模式

iOS开发多种设计模式之一—-单例模式

什么是单例

在程序运行过程，一个类有且只有一个实例对象

使用场合

在整个应用程序中，共享一份资源（这份资源只需要创建初始化1次）

在不同的内存管理机制下实现单例:

ARC实现单例

步骤:

1. 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
2. 提供一个类方法，方便外界访问
3. 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
4. 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法

代码实现:

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738

//提供一个static修饰的全局变量，强引用着已经实例化的单例对象实例static TYSingleTools *_instance;//类方法，返回一个单例对象+(instancetype)shareTools{ //注意：这里建议使用self,而不是直接使用类名Tools（考虑继承） return [[self alloc]init];}//保证永远只分配一次存储空间+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{ //第一种：使用GCD中的一次性代码// static dispatch_once_t onceToken;// dispatch_once(&onceToken, ^{// _instance = [super allocWithZone:zone];// }); //第二种：使用加锁的方式，保证只分配一次存储空间 @synchronized(self) { if (_instance == nil) { _instance = [super allocWithZone:zone]; } } return _instance;}/*1.mutableCopy 创建一个新的可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1；2.copy 返回一个不可变对象。分两种情况：（1）若原对象是不可变对象，那么返回原对象，并将其引用计数加 1 ；（2）若原对象是可变对象，那么创建一个新的不可变对象，并初始化为原对象的值，新对象的引用计数为 1。*///让代码更加的严谨-(nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone{// return [[self class] allocWithZone:zone]; return _instance;}-(nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone{ return _instance;}

MRC实现单例

步骤:

1. 在类的内部提供一个static修饰的全局变量
2. 提供一个类方法，方便外界访问
3. 重写+allocWithZone方法，保证永远都只为单例对象分配一次内存空间
4. 严谨起见，重写-copyWithZone方法和-MutableCopyWithZone方法
5. 重写release和retain方法
6. 建议在retainCount方法中返回一个最大值（有经验的程序员通过打印retainCount这个值可以猜到这是一个单例）

配置MRC环境知识:

1. 注意ARC不是垃圾回收机制，是编译器特性
2. 配置MRC环境：build setting ->搜索automatic ref->修改为NO

代码实现:

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748

//提供一个static修饰的全局变量，强引用着已经实例化的单例对象实例static TYSingleTools *_instance;//类方法，返回一个单例对象+(instancetype)shareTools{ //注意：这里建议使用self,而不是直接使用类名Tools（考虑继承） return [[self alloc]init];}//保证永远只分配一次存储空间+(instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{ //使用GCD中的一次性代码// static dispatch_once_t onceToken;// dispatch_once(&onceToken, ^{// _instance = [super allocWithZone:zone];// }); //使用加锁的方式，保证只分配一次存储空间 @synchronized(self) { if (_instance == nil) { _instance = [super allocWithZone:zone]; } } return _instance;}//让代码更加的严谨-(nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone{// return [[self class] allocWithZone:zone]; return _instance;}-(nonnull id)mutableCopyWithZone:(nullable NSZone *)zone{ return _instance;}//在MRC环境下，如果用户retain了一次，那么直接返回instance变量，不对引用计数器+1//如果用户release了一次，那么什么都不做，因为单例模式在整个程序运行过程中都拥有且只有一份，程序退出之后被释放，所以不需要对引用计数器操作-(oneway void)release{}-(instancetype)retain{ return _instance;}//惯用法，有经验的程序员通过打印retainCount这个值可以猜到这是一个单例-(NSUInteger)retainCount{ return MAXFLOAT;}

• 忽略ARC和MRC的单例通用版本
  可以使用条件编译来判断当前项目环境是ARC还是MRC，从而实现一份代码在不同的内存管理机制下都可以实现单例。

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  条件编译:#if __has_feature(objc_arc)//如果是ARC，那么就执行这里的代码1#else//如果不是ARC，那么就执行代理的代码2#endif

注意：单例是不可以用继承的。

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参考资料

• GCDAPI:
  https://developer.apple.com/library/ios/documentation/Performance/Reference/GCD_libdispatch_Ref/index.html#//apple_ref/c/func/dispatch_queue_create
• Libdispatch版本源码：
  http://www.opensource.apple.com/source/libdispatch/libdispatch-187.5/

来源：https://www.cnblogs.com/liuzhongrong/p/12289252.html