iPhone開發進階（11）--- 多執行緒的使用與注意事項

憶江南的部落格發表於2015-10-30
iPhone執行緒

iPhone開發進階（11）--- 多執行緒的使用與注意事項

這一回，主要介紹一下iPhone SDK中多執行緒的使用方法以及注意事項。雖然現在大部分PC應用程式都支援多執行緒/多工的開發方式，但是在iPhone上，Apple並不推薦使用多執行緒的程式設計方式。但是多執行緒程式設計畢竟是發展的趨勢，而且據說即將推出的iPhone OS4將全面支援多執行緒的處理方式。所以說掌握多執行緒的程式設計方式，在某些場合一定能挖掘出iPhone的更大潛力。

從例子入手

先從一個例程入手，具體的程式碼參考了這裡。還有例程可以下載。

多執行緒程式的控制模型可以參考這裡，一般情況下都是使用 管理者/工人模型, 這裡，我們使用iPhone SDK中的 NSThread 來實現它。

首先建立一個新的 View-based application 工程，名字為 "TutorialProject" 。介面如下圖所示，使用UILabel實現兩部分的Part(Thread Part和Test Part)，Thread Part中包含一個UIProgressView和一個UIButton；而Test Part包含一個值和一個UISlider。

iphone thread

接下來，在 TutorialProjectViewController.h 檔案中建立各個UI控制元件的 IBOutlets.

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@interface TutorialProjectViewController : UIViewController {

    // ------ Tutorial code starts here ------

    // Thread part
    IBOutlet UILabel *threadValueLabel;
    IBOutlet UIProgressView *threadProgressView;
    IBOutlet UIButton *threadStartButton;

    // Test part
    IBOutlet UILabel *testValueLabel;

    // ------ Tutorial code ends here ------

}

同時，也需要建立outlets變數的property.

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@property (nonatomic, retain) IBOutlet UILabel *threadValueLabel;
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UIProgressView *threadProgressView;
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UIProgressView *threadStartButton;
@property (nonatomic, retain) IBOutlet UILabel *testValueLabel;

接下來定義按鈕按下時的動作函式，以及slider的變化函式。

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- (IBAction) startThreadButtonPressed:(UIButton *)sender;
- (IBAction) testValueSliderChanged:(UISlider *)sender;

然後在 TutorialProjectViewController.m 檔案中synthesize outlets，並在檔案為實現dealloc釋放資源。

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@synthesize threadValueLabel, threadProgressView, testValueLabel, threadStartButton;

...

- (void)dealloc {

    // ------ Tutorial code starts here ------

    [threadValueLabel release];
    [threadProgressView release];
    [threadStartButton release];

    [testValueLabel release];

    // ------ Tutorial code ends here ------

    [super dealloc];
}

現在開始執行緒部分的程式碼，首先當 thread button 被按下的時候，建立新的執行緒.

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- (IBAction) startThreadButtonPressed:(UIButton *)sender {
    threadStartButton.hidden = YES;
    threadValueLabel.text = @"0";
    threadProgressView.progress = 0.0;
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(startTheBackgroundJob) toTarget:self withObject:nil];
}

該按鈕被按下後，隱藏按鈕以禁止多次建立執行緒。然後初始化顯示值和進度條，最後建立新的執行緒，執行緒的函式為 startTheBackgroundJob.

具體的 startTheBackgroundJob 函式定義如下.

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- (void)startTheBackgroundJob {

    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
    // 執行緒開始後先暫停3秒（這裡只是演示暫停的方法，你不是必須這麼做的）
    [NSThread sleepForTimeInterval:3];
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(makeMyProgressBarMoving) withObject:nil waitUntilDone:NO];
    [pool release];

}

在第1行，建立了一個 NSAutoreleasePool 物件，用來管理執行緒中自動釋放的物件資源。這裡 NSAutoreleasePool 線上程退出的時候釋放。這符合 Cocoa GUI 應用程式的一般規則。

最後一行，阻塞呼叫（waitUntilDone狀態是ON）函式 makeMyProgressBarMoving。

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- (void)makeMyProgressBarMoving {

    float actual = [threadProgressView progress];
    threadValueLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"%.2f", actual];
    if (actual < 1) {
        threadProgressView.progress = actual + 0.01;
        [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(makeMyProgressBarMoving) userInfo:nil repeats:NO];
    }
    else threadStartButton.hidden = NO;

}

這裡計算用於顯示的進度條的值，利用 NSTimer ，每0.5秒自增0.01，當值等於1的時候，進度條為100%，退出函式並顯示剛才被隱藏的按鈕。

最後，新增 UISlider 的實現函式，用來更改主執行緒中 Test Part 中的 label 值。

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- (IBAction) testValueSliderChanged:(UISlider *)sender {

    testValueLabel.text = [NSString stringWithFormat:@"%.2f", sender.value];

}

編譯執行，按下執行緒開始按鈕，你將看到進度條的計算是在後臺執行。


iphone thread


使用執行緒的注意事項


執行緒的堆疊大小

iPhone裝置上的應用程式開發也是屬於嵌入式裝置的開發，同樣需要注意嵌入式裝置開發時的幾點問題，比如資源上限，處理器速度等。

iPhone 中的執行緒應用並不是無節制的，官方給出的資料顯示iPhone OS下的主執行緒的堆疊大小是1M，第二個執行緒開始都是512KB。並且該值不能通過編譯器開關或執行緒API函式來更改。

你可以用下面的例子測試你的裝置，這裡使用POSIX Thread（pthread），裝置環境是 iPhone 3GS(16GB)、SDK是3.1.3。

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#include "pthread.h"

void *threadFunc(void *arg) {
    void*  stack_base = pthread_get_stackaddr_np(pthread_self());
    size_t stack_size = pthread_get_stacksize_np(pthread_self());
    NSLog(@"Thread: base:%p / size:%u", stack_base, stack_size);
    return NULL;
}

- (void)applicationDidFinishLaunching:(UIApplication *)application {
    void*  stack_base = pthread_get_stackaddr_np(pthread_self());
    size_t stack_size = pthread_get_stacksize_np(pthread_self());
    struct rlimit limit;
    getrlimit(RLIMIT_STACK, &limit);
    NSLog(@"Main thread: base:%p / size:%u", stack_base, stack_size);
    NSLog(@"  rlimit-> soft:%llu / hard:%llu", limit.rlim_cur, limit.rlim_max);

    pthread_t thread;
    pthread_create(&thread, NULL, threadFunc, NULL);

    // Override point for customization after app launch
    [window addSubview:viewController.view];
    [window makeKeyAndVisible];
}

結果如下：

模擬器
Main thread: base:0xc0000000 / size:524288
rlimit-> soft:8388608 / hard:67104768
Thread: base:0xb014b000 / size:524288


裝置
Main thread: base:0x30000000 / size:524288
rlimit-> soft:1044480 / hard:1044480
Thread: base:0xf1000 / size:524288


由此可見，當你測試多執行緒的程式時，模擬器和實際裝置的堆疊大小是不一樣的。如果有大量遞迴函式呼叫可要注意了。

Autorelease

如果你什麼都不考慮，線上程函式內呼叫 autorelease 、那麼會出現下面的錯誤：

NSAutoReleaseNoPool(): Object 0x********* of class NSConreteData autoreleased with no pool in place ….

一般，線上程中使用記憶體的模式是，執行緒最初

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NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc]init];

而線上程結束的時候 [pool drain] 或 [pool release]。1

子執行緒中描畫視窗

多執行緒程式設計中普遍遵循一個原則，就是一切與UI相關的操作都有主執行緒做，子執行緒只負責事務，資料方面的處理。那麼如果想在子執行緒中更新UI時怎麼做呢？如果是在windows下，你會 PostMessage 一個描畫更新的訊息，在iPhone中，需要使用performSelectorOnMainThread 委託主執行緒處理。

比如，如果在子執行緒中想讓 UIImageView 的 image 更新，如果直接線上程中

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imageView.image = [UIImage imageNamed:@"Hoge.png"];

這麼做，什麼也不會出現的。需要將該處理委託給主執行緒來做，像下面：

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[delegate performSelectorOnMainThread:@selector(theProcess:) withObject:nil waitUntilDone:YES];

就OK了！

到此為止，《iPhone開發進階》系列就告一段落了，接下來將針對不同的開發領域，總結一些小技巧與應用技術，希望您能繼續關注。

1. drain 與 release 的區別前提是你的系統中是否有GC，如果有，-drain 需要送一個訊息給GC (objc_collect_if_needed)，而如果沒有GC，drain = release

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