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IOS開發(fā)之多線程N(yùn)SThiread GCD NSOperation Runloop

 更新時(shí)間：2021年04月13日 17:22:09   作者：CJL愛吃魚  
這篇文章主要介紹了IOS多線程開發(fā)，主要用到NSThiread、GCD、 NSOperation、Runloop，有詳細(xì)的原理解析和實(shí)例代碼，對(duì)多線程感興趣的同學(xué)，可以參考下

IOS中的進(jìn)程和線程

通長來說一個(gè)app就是一個(gè)進(jìn)程
ios開發(fā)中較少的運(yùn)用進(jìn)程間的通信（XPC)，絕大多數(shù)使用線程。
在ios開發(fā)中，為了保證流暢性以及線程安全，所有與UI相關(guān)的操作都應(yīng)該放在主線程，所以有時(shí)候主線程也叫UI線程。
影響UI體驗(yàn)，耗時(shí)時(shí)間較長的操作，盡量放到非主線程中。比如網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求以及和本地的IO操作。
在IOS開發(fā)中有關(guān)于多線程的知識(shí)點(diǎn)主要包括：NSThread、GCD、NSOperation和Runloop

NSThread

NSthread就是一個(gè)線程，它的底層是對(duì)pthread的封裝，用于創(chuàng)建一個(gè)新的線程，我們也可以通過NSThread中的一些屬性來獲取信息，比如currentThread，isMainThread。

@property (readonly) BOOL isMainThread API_AVAILABLE(macos(10.5), ios(2.0), watchos(2.0), tvos(9.0));
@property (class, readonly, strong) NSThread *currentThread;

比如我們?cè)谧泳€程中從網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求圖片(因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求比較耗時(shí))，并顯示在UI頁面中。

NSThread *downLoadImageThread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
    //將高耗時(shí)的獲取圖片的代碼放到子線程中執(zhí)行
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:[NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:item.picUrl]]];
    self.rightimageView.image = image;  //UI操作必須在主線程中執(zhí)行,否則會(huì)報(bào)警
}];
//設(shè)置線程名字
downLoadImageThread.name = @"downLoadImageThread";
[downLoadImageThread start]; //執(zhí)行此線程

上面的代碼中，我們把UI顯示的操作放在了子線程中，這是不合規(guī)范的，因?yàn)樵趇os中，UI操作的代碼都必須放在主線程中，否則系統(tǒng)會(huì)報(bào)警。

報(bào)警如圖：

GCD

GCD是代碼中dispatch開頭的相關(guān)的代碼。GCD解決了NSThread使用的不方便。它將對(duì)線程的操作變成了對(duì)隊(duì)列的操作。它簡化了我們對(duì)線程的管理，GCD在底層為我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)線程池自動(dòng)的管理線程，我們只要對(duì)隊(duì)列操作就可以了。和線程一樣，隊(duì)列也分主隊(duì)列和非主隊(duì)列，主隊(duì)列里存放的是主線程，非主隊(duì)列里存放的是非主線程。
如下圖：

GCD中主要有三種隊(duì)列：
第一：是主線程對(duì)應(yīng)的主隊(duì)列。

dispatch_queue_main_t mainQueue = dispatch_get_main_queue(); //獲取主隊(duì)列

第二：非主線程按照優(yōu)先級(jí)分為4中不同優(yōu)先級(jí)的非主隊(duì)列。High/default/Low/Background
其定義的函數(shù)如下，其中第一個(gè)參數(shù)是優(yōu)先級(jí)的選擇，第二個(gè)參數(shù)暫時(shí)用不到可以填0

dispatch_queue_global_t downoadQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); //獲取非主隊(duì)列

第三：自定義隊(duì)列
創(chuàng)建函數(shù)如下：第一個(gè)參數(shù)是設(shè)定隊(duì)列的名字，第二個(gè)參數(shù) 是設(shè)定隊(duì)列是串行的，還是并發(fā)的。至于串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列的概念，下面會(huì)仔細(xì)分析。
串行：DISPATCH_QUEUE_SERIAL
并行：DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT

dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *_Nullable label,
		dispatch_queue_attr_t _Nullable attr);

GCD的使用，分為同步執(zhí)行和異步執(zhí)行。
同步執(zhí)行，也就是代碼一行一行的執(zhí)行。其函數(shù)調(diào)用如下：

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block);

其中第一個(gè)參數(shù)的隊(duì)列名，第二個(gè)參數(shù)是代碼塊，代碼塊中是我們要在該線程中執(zhí)行的代碼。
異步執(zhí)行，就是代碼可以跳出當(dāng)前代碼塊，執(zhí)行當(dāng)前代碼之后的代碼，其函數(shù)調(diào)用如下：

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

其中第一個(gè)參數(shù)是隊(duì)列名，第二個(gè)參數(shù)是要執(zhí)行的代碼塊。
還有一種執(zhí)行方式，是延遲執(zhí)行，其函數(shù)調(diào)用如下：

void dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue,
		dispatch_block_t block);

第一個(gè)參數(shù)是延遲時(shí)間，后面參數(shù)同上。
概念解讀：
同步執(zhí)行：只能在當(dāng)前線程中執(zhí)行任務(wù)，不具備開啟新線程的能力。
異步執(zhí)行：異步添加任務(wù)到指定的隊(duì)列中，它不會(huì)做任何等待，可以繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)?？梢栽谛碌木€程中執(zhí)行任務(wù)，具備開啟（創(chuàng)建）新線程的能力。
串行隊(duì)列：每次只有一個(gè)任務(wù)被執(zhí)行，讓任務(wù)一個(gè)接著一個(gè)地執(zhí)行。只開啟一個(gè)線程，一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。
并行隊(duì)列：可以讓多個(gè)任務(wù)并打（同時(shí)）執(zhí)行。（可以開啟多個(gè)線程，并且同時(shí)執(zhí)行任務(wù)）
注意：并行隊(duì)列的并發(fā)功能只有在異步方法下才有效。

這里，我舉一個(gè)例子，來解釋一下串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列的區(qū)別，以及同步執(zhí)行和異步執(zhí)行的區(qū)別。
假設(shè)現(xiàn)在有 5 個(gè)人要穿過一道門禁，這道門禁總共有 10 個(gè)入口，管理員可以決定同一時(shí)間打開幾個(gè)入口，可以決定同一時(shí)間讓一個(gè)人單獨(dú)通過還是多個(gè)人一起通過。不過默認(rèn)情況下，管理員只開啟一個(gè)入口，且一個(gè)通道一次只能通過一個(gè)人。
這個(gè)故事里，人好比是 任務(wù)，管理員好比是 系統(tǒng)，入口則代表 線程。
5個(gè)人表示有 5 個(gè)任務(wù)，10 個(gè)入口代表 10 條線程。
串行隊(duì)列 好比是 5 個(gè)人排成一支長隊(duì)。
并發(fā)隊(duì)列 好比是 5 個(gè)人排成多支隊(duì)伍，比如 2 隊(duì)，或者 3 隊(duì)。
同步任務(wù) 好比是管理員只開啟了一個(gè)入口（當(dāng)前線程）。
異步任務(wù) 好比是管理員同時(shí)開啟了多個(gè)入口（當(dāng)前線程 + 新開的線程）。
『異步執(zhí)行 + 并發(fā)隊(duì)列』 可以理解為：現(xiàn)在管理員開啟了多個(gè)入口（比如 3 個(gè)入口），5 個(gè)人排成了多支隊(duì)伍（比如 3 支隊(duì)伍），這樣這 5 個(gè)人就可以 3 個(gè)人同時(shí)一起穿過門禁了。
『同步執(zhí)行 + 并發(fā)隊(duì)列』 可以理解為：現(xiàn)在管理員只開啟了 1 個(gè)入口，5 個(gè)人排成了多支隊(duì)伍。雖然這 5 個(gè)人排成了多支隊(duì)伍，但是只開了 1 個(gè)入口啊，這 5 個(gè)人雖然都想快點(diǎn)過去，但是 1 個(gè)入口一次只能過 1 個(gè)人，所以大家就只好一個(gè)接一個(gè)走過去了，表現(xiàn)的結(jié)果就是：順次通過入口。
換成 GCD 里的語言就是說：
『異步執(zhí)行 + 并發(fā)隊(duì)列』就是：系統(tǒng)開啟了多個(gè)線程（主線程+其他子線程），任務(wù)可以多個(gè)同時(shí)運(yùn)行。
『同步執(zhí)行 + 并發(fā)隊(duì)列』就是：系統(tǒng)只默認(rèn)開啟了一個(gè)主線程，沒有開啟子線程，雖然任務(wù)處于并發(fā)隊(duì)列中，但也只能一個(gè)接一個(gè)執(zhí)行了。
下面我用GCD來優(yōu)化一下上面UI操作在子線程中執(zhí)行的警告問題：

//方法三：使用GCD實(shí)現(xiàn)
    dispatch_queue_global_t downoadQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); //獲取非主隊(duì)列
    dispatch_queue_main_t mainQueue = dispatch_get_main_queue(); //獲取主隊(duì)列
    //在非主隊(duì)列中，異步執(zhí)行，執(zhí)行獲取圖片的高耗時(shí)操作
    //異步：打開了多道門，可以同時(shí)穿過門（多線程）具備開啟新線程的能力
    dispatch_async(downoadQueue, ^{  //異步 ,非主隊(duì)列
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:[NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:item.picUrl]]];
        dispatch_async(mainQueue, ^{  //異步,主線程中執(zhí)行UI操作
            //在主線程中執(zhí)行UI操作，異步執(zhí)行
            self.rightimageView.image = image;  //UI操作必須在主線程中執(zhí)行,否則會(huì)報(bào)警
        });
    });

NSOperation

由于GCD并沒有針對(duì)面向?qū)ο蟮姆庋b，而我們要執(zhí)行的代碼都是寫在block中的，如果我們要取消執(zhí)行一般的block，或者要在多個(gè)block之間實(shí)現(xiàn)同步和互斥，操作起來都比較復(fù)雜。
對(duì)于更上層的封裝，系統(tǒng)為我們提供了NSOperation，它是系統(tǒng)對(duì)GCD的一個(gè)面向?qū)ο蟮姆庋b。
關(guān)于NSOperation，我后面深入了解后，再進(jìn)行分享吧。

Runloop

配合著線程是如何進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯的操作，以及業(yè)務(wù)邏輯的執(zhí)行的，對(duì)于每一個(gè)線程，系統(tǒng)都提供了一個(gè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，這個(gè)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)就是Runloop。Runloop就是配合著底層的thread，來處理我們的手勢，交互，以及一些端口的管理等。

舉個(gè)例子，主線程為什么會(huì)一直存在不被銷毀，底層就是Runloop在維護(hù)，它讓主線程在不執(zhí)行的時(shí)候進(jìn)行睡眠。

最后，我們從宏觀對(duì)IOS的多線程有一個(gè)認(rèn)識(shí)。

以上就是IOS開發(fā)之多線程N(yùn)SThiread GCD NSOperation Runloop的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于IOS開發(fā)之多線程的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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