IOS开发之多线程NSThiread GCD NSOperation Runloop

2022-05-18 14:53

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IOS中的进程和线程

通长来说一个app就是一个进程 ios开发中较少的运用进程间的通信（XPC)，绝大多数使用线程。在ios开发中，为了保证流畅性以及线程安全，所有与UI相关的操作都应该放在主线程，所以有时候主线程也叫UI线程。影响UI体验，耗时时间较长的操作，尽量放到非主线程中。比如网络请求以及和本地的IO操作。在IOS开发中有关于多线程的知识点主要包括：NSThread、GCD、NSOperation和Runloop

NSThread

NSthread就是一个线程，它的底层是对pthread的封装，用于创建一个新的线程，我们也可以通过NSThread中的一些属性来获取信息，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;

比如我们在子线程中从网络请求图片(因为网络请求比较耗时)，并显示在UI页面中。


NSThread *downLoadImageThread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
    //将高耗时的获取图片的代码放到子线程中执行
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:[NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:item.picUrl]]];
    self.rightimageView.image = image;  //UI操作必须在主线程中执行,否则会报警
}];
//设置线程名字
downLoadImageThread.name = @"downLoadImageThread";
[downLoadImageThread start]; //执行此线程

上面的代码中，我们把UI显示的操作放在了子线程中，这是不合规范的，因为在ios中，UI操作的代码都必须放在主线程中，否则系统会报警。

报警如图：

GCD

GCD是代码中dispatch开头的相关的代码。GCD解决了NSThread使用的不方便。它将对线程的操作变成了对队列的操作。它简化了我们对线程的管理，GCD在底层为我们实现了一个线程池自动的管理线程，我们只要对队列操作就可以了。和线程一样，队列也分主队列和非主队列，主队列里存放的是主线程，非主队列里存放的是非主线程。如下图：

GCD中主要有三种队列：第一：是主线程对应的主队列。


dispatch_queue_main_t mainQueue = dispatch_get_main_queue(); //获取主队列

第二：非主线程按照优先级分为4中不同优先级的非主队列。High/default/Low/Background 其定义的函数如下，其中第一个参数是优先级的选择，第二个参数暂时用不到可以填0


dispatch_queue_global_t downoadQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); //获取非主队列

第三：自定义队列创建函数如下：第一个参数是设定队列的名字，第二个参数是设定队列是串行的，还是并发的。至于串行队列和并发队列的概念，下面会仔细分析。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，分为同步执行和异步执行。同步执行，也就是代码一行一行的执行。其函数调用如下：


dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block);

其中第一个参数的队列名，第二个参数是代码块，代码块中是我们要在该线程中执行的代码。异步执行，就是代码可以跳出当前代码块，执行当前代码之后的代码，其函数调用如下：


dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

其中第一个参数是队列名，第二个参数是要执行的代码块。还有一种执行方式，是延迟执行，其函数调用如下：


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

第一个参数是延迟时间，后面参数同上。 概念解读： 同步执行：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。 异步执行：异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。可以在新的线程中执行任务，具备开启（创建）新线程的能力。 串行队列：每次只有一个任务被执行，让任务一个接着一个地执行。只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务。 并行队列：可以让多个任务并打（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）注意：并行队列的并发功能只有在异步方法下才有效。

这里，我举一个例子，来解释一下串行队列和并发队列的区别，以及同步执行和异步执行的区别。 假设现在有 5 个人要穿过一道门禁，这道门禁总共有 10 个入口，管理员可以决定同一时间打开几个入口，可以决定同一时间让一个人单独通过还是多个人一起通过。不过默认情况下，管理员只开启一个入口，且一个通道一次只能通过一个人。这个故事里，人好比是任务，管理员好比是系统，入口则代表线程。 5个人表示有 5 个任务，10 个入口代表 10 条线程。串行队列好比是 5 个人排成一支长队。并发队列好比是 5 个人排成多支队伍，比如 2 队，或者 3 队。同步任务好比是管理员只开启了一个入口（当前线程）。异步任务好比是管理员同时开启了多个入口（当前线程 + 新开的线程）。『异步执行 + 并发队列』可以理解为：现在管理员开启了多个入口（比如 3 个入口），5 个人排成了多支队伍（比如 3 支队伍），这样这 5 个人就可以 3 个人同时一起穿过门禁了。『同步执行 + 并发队列』可以理解为：现在管理员只开启了 1 个入口，5 个人排成了多支队伍。虽然这 5 个人排成了多支队伍，但是只开了 1 个入口啊，这 5 个人虽然都想快点过去，但是 1 个入口一次只能过 1 个人，所以大家就只好一个接一个走过去了，表现的结果就是：顺次通过入口。换成 GCD 里的语言就是说：『异步执行 + 并发队列』就是：系统开启了多个线程（主线程+其他子线程），任务可以多个同时运行。『同步执行 + 并发队列』就是：系统只默认开启了一个主线程，没有开启子线程，虽然任务处于并发队列中，但也只能一个接一个执行了。下面我用GCD来优化一下上面UI操作在子线程中执行的警告问题：


//方法三：使用GCD实现
    dispatch_queue_global_t downoadQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); //获取非主队列
    dispatch_queue_main_t mainQueue = dispatch_get_main_queue(); //获取主队列
    //在非主队列中，异步执行，执行获取图片的高耗时操作
    //异步：打开了多道门，可以同时穿过门（多线程）具备开启新线程的能力
    dispatch_async(downoadQueue, ^{  //异步 ,非主队列
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:[NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:item.picUrl]]];
        dispatch_async(mainQueue, ^{  //异步,主线程中执行UI操作
            //在主线程中执行UI操作，异步执行
            self.rightimageView.image = image;  //UI操作必须在主线程中执行,否则会报警
        });
    });

NSOperation

由于GCD并没有针对面向对象的封装，而我们要执行的代码都是写在block中的，如果我们要取消执行一般的block，或者要在多个block之间实现同步和互斥，操作起来都比较复杂。对于更上层的封装，系统为我们提供了NSOperation，它是系统对GCD的一个面向对象的封装。关于NSOperation，我后面深入了解后，再进行分享吧。