多线程

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基础概念

进程

• 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
• 例如当我们打开微信的时候系统就会开启一个进程

线程

• 1个进程要想执行任务，必须得有线程（每1个进程至少要有1条线程）
• 一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行（当我们使用酷我播放音乐，打开迅雷下载资源，这些都是在线程中执行的）

线程的串行

• 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

多线程

• 1个进程中可以开启多条线程，多条线程可以并行（同时）执行不同的任务

• 多线程技术可以提高程序的执行效率（比如迅雷同时下载几个文件）

• 实现原理：

  • 同一时间，CPU只能处理1条线程，只有1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调度（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
  • 所以线程不能太多，不然cpu的频繁切换大量消耗了cpu的资源，线程的执行效率就会变低
• 优点：能适当提高程序的执行效率，能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）
• 缺点：
  
  • 创建线程是有开销的，iOS下主要成本包括：内核数据结构（大约1KB）、栈空间（子线程512KB、主线程1MB，也可以使用-setStackSize:设置，但必须是4K的倍数，而且最小是16K），创建线程大约需要90毫秒的创建时间
  • 如果开启大量的线程，会降低程序的性能
  • 线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大
  • 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

多线程在iOS开发中的应用

主线程

• 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”
• 主线程的作用
  
  • 显示\刷新UI界面
  • 处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等
• 主线程的使用注意
  
  • 别将比较耗时的操作放到主线程中
  • 耗时操作会卡住主线程，严重影响UI的流畅度，给用户一种“卡”的坏体验

NSThread

• 一个NSThread对象就代表一条线程
• 创建、启动线程

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
[thread start];

• 获取当前线程
  NSThread *current = [NSThread currentThread];
• 线程的名字
  - (void)setName:(NSString *)n;

• 其他创建线程方式

  • 创建线程后自动启动线程
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

  • 隐式创建并启动线程
    [self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

线程状态

• 线程状态：
  

- (void)start;
// 进入就绪状态 -> 运行状态。当线程任务执行完毕，自动进入死亡状态

+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 进入阻塞状态

+ (void)exit;强制停止线程
// 进入死亡状态

多线程安全隐患

• 资源共享

  • 1块资源可能会被多个线程共

    • 比如多个线程访问同一个对象、同一个变享，也就是多个线程可能会访问同一块资源量、同一个文件

  • 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

安全隐患解决 – 互斥锁

• 互斥锁使用格式：
  @synchronized(锁对象) { // 需要锁定的代码 }
  注意：锁定1份代码只用1把锁，用多把锁是无效的

• 互斥锁的优缺点

  • 优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
  • 缺点：需要消耗大量的CPU资源

• 互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源

线程同步的意思是：多条线程在同一条线上执行（按顺序地执行任务）
- 互斥锁，就是使用了线程同步技术(线程同步的意思是：多条线程在同一条线上按顺序地执行任务)

原子和非原子属性

• OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择
  atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）
nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁

• nonatomic和atomic对比

  • atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
  • nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备

• iOS开发的建议：

  • 所有属性都声明为nonatomic
  • 尽量避免多线程抢夺同一块资源
  • 尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力
• 注意点:
  
  • atomic系统自动给我们添加的锁不是互斥锁其实是自旋锁
  • 互斥锁和自旋锁共同点
    
    • 都能够保证多线程在同一时候, 只能有一个线程操作锁定的代码
  • 互斥锁和自旋锁不同点
    
    • 如果是互斥锁, 假如现在被锁住了,那么后面来得线程就会进入”休眠”状态, 直到解锁之后, 又会唤醒线程继续执行
    • 如果是自旋锁, 假如现在被锁住了, 那么后面来得线程不会进入休眠状态, 会一直傻傻的等待, 直到解锁之后立刻执行
    • 自旋锁更适合做一些较短的操作

线程间的通信

• 在1个进程中，线程往往不是孤立存在的，多个线程之间需要经常进行通信

• 线程间通信的体现

  • 1个线程传递数据给另1个线程
  • 在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务

• 线程间通信常用方法
  - (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;