iOS開發之多執行緒技術（NSThread、OperationQueue、GCD）

　　在前面的部落格中如果用到了非同步請求的話，也是用到的第三方的東西，沒有正兒八經的用過iOS中多執行緒的東西。其實多執行緒的東西還是蠻重要的，如果對於之前學過作業系統的小夥伴來說，理解多執行緒的東西還是比較容易的，今天就做一個小的demo來詳細的瞭解一下iOS中的多執行緒的東西。可能下面的東西會比較枯燥，但還是比較實用的。

多執行緒用的還是比較多的，廢話少說了，下面的兩張截圖是今天我們實驗的最終結果，應該是比較全的，小夥伴們由圖來分析具體的功能吧：

功能說明：

1、點選同步請求圖片，觀察整個UI介面的變化，並點選測試按鈕，紅色是否會變成綠色。

2、NSThread按鈕，是由NSThread方式建立執行緒並執行相應的操作。

3、Block操作按鈕是用Block建立操作，並在操作佇列中執行，下面的是Invocation操作

4、serial是GCD中的序列佇列，concurrent是GCD中的並行佇列

好啦，上面的鹹蛋先到這兒，程式碼該走起啦。

　　一、準備階段

1.不管使用程式碼寫，還是storyboard或者xib等，先把上面所需的控制元件初始化好以便使用

2.點選測試UI按鈕，改變下邊label的顏色的程式碼如下：

Objective-C

//改變lable的顏色，在紅綠顏色之間進行交換 - (IBAction)tapTestButton:(id)sender { static int i = 1; if (i == 1) { _testLabel.backgroundColor = [UIColor redColor]; i = 0; } else { _testLabel.backgroundColor = [UIColor greenColor]; i = 1; } }

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//改變lable的顏色，在紅綠顏色之間進行交換 - (IBAction)tapTestButton:(id)sender {      static int i = 1;      if (i == 1) {          _testLabel.backgroundColor = [UIColor redColor];          i = 0;      }      else      {          _testLabel.backgroundColor = [UIColor greenColor];          i = 1;      }   }

 

3.從網路上獲取圖片，並使用主執行緒顯示程式呼叫情況

Objective-C

//從wang'lu獲取圖片資料 -(NSData *) getImageData { _count ++; int count = _count;　　　　//執行緒開始啟動<br>

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//從wang'lu獲取圖片資料 -(NSData *) getImageData {        _count ++;      int count = _count;　　　　//執行緒開始啟動<br>

 

Objective-C

NSData *data; [NSThread sleepForTimeInterval:0.5]; data = [NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:IMAGEURL]]; NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"%d.執行緒%@完畢",count,[NSThread currentThread]]; //請求資料的任務由其他執行緒解決，所以LogTextView的內容由主執行緒更新，也只有主執行緒才能更新UI [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateTextViewWithString:) withObject:str waitUntilDone:YES]; return data; }

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NSData *data;      [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];      data = [NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:IMAGEURL]];        NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"%d.執行緒%@完畢",count,[NSThread currentThread]];      //請求資料的任務由其他執行緒解決，所以LogTextView的內容由主執行緒更新，也只有主執行緒才能更新UI      [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateTextViewWithString:) withObject:str waitUntilDone:YES];      return data; }

 

4.上面的用到了主執行緒來呼叫updateTextViewWithString方法，因為只有主執行緒才能更新UI,updateTextViewWithString:這個方法負責把執行緒的執行資訊顯示在View上，程式碼如下：

Objective-C

//在ViewController上顯示圖片請求情況 -(void)updateTextViewWithString:(NSString *)str { NSString *old_str = [NSString stringWithFormat:@"%@n%@",_logTextView.text, str]; _logTextView.text = old_str; //改變Label的顏色，便於觀察 [self tapTestButton:nil]; }

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//在ViewController上顯示圖片請求情況 -(void)updateTextViewWithString:(NSString *)str {      NSString *old_str = [NSString stringWithFormat:@"%@n%@",_logTextView.text, str];        _logTextView.text = old_str;      //改變Label的顏色，便於觀察      [self tapTestButton:nil]; }

 

5.把請求完的圖片載入到ImageView上

Objective-C

//更新圖片 -(void) updateImageWithData:(NSData *)data { UIImage *image = [UIImage imageWithData:data]; [_testImage setImage:image]; }

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//更新圖片 -(void) updateImageWithData:(NSData *)data {      UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];      [_testImage setImage:image]; }

 

6.載入圖片的，也就是請求資料後在ImageView上顯示

Objective-C

//由其他執行緒請求資料，由主執行緒來更新UI -(void)loadImageWithThreadName:(NSString *)threadName { [[NSThread currentThread] setName:threadName]; NSData *data = [self getImageData]; [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateImageWithData:) withObject:data waitUntilDone:YES]; }

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//由其他執行緒請求資料，由主執行緒來更新UI -(void)loadImageWithThreadName:(NSString *)threadName {      [[NSThread currentThread] setName:threadName];        NSData *data = [self getImageData];      [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateImageWithData:) withObject:data waitUntilDone:YES]; }

 

　　二、通過各種方式來

1.同步請求圖片測試，請求資料和更新UI都放在主執行緒中順序執行，這樣在請求資料的時候UI會卡死，程式碼如下;

Objective-C

//同步請求圖片,檢視阻塞的，因為主執行緒被佔用，無法進行檢視的更新 - (IBAction)tapButton:(id)sender { NSData *data = [self getImageData]; [self updateImageWithData:data]; }

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//同步請求圖片,檢視阻塞的，因為主執行緒被佔用，無法進行檢視的更新 - (IBAction)tapButton:(id)sender {      NSData *data = [self getImageData];      [self updateImageWithData:data]; }

 

2.NSThread建立執行緒測試，用detachNewThreadSelector方法來建立新的執行緒會自動啟動並執行，而不用呼叫start方法。程式碼如下：

Objective-C

//NSThread - (IBAction)tapButton2:(id)sender { //點選一次button就建立一個新的執行緒來請求圖片資料 for (int i = 0;i 10; i ++) { [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(loadImageWithThreadName:) toTarget:self withObject:@"NSThread"]; } }

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//NSThread - (IBAction)tapButton2:(id)sender {      //點選一次button就建立一個新的執行緒來請求圖片資料      for (int i = 0;i 10; i ++) {          [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(loadImageWithThreadName:) toTarget:self withObject:@"NSThread"];      }   }

 

3.NSInvocationOperation的使用,新建一個呼叫操作，然後新增到佇列中執行，程式碼如下：

Objective-C

//NSInvocationOperation - (IBAction)tapInvocationOperation:(id)sender { //上面的呼叫操作需要放到呼叫佇列裡才執行的 //建立操作佇列 NSOperationQueue *operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init]; for (int i = 0;i 10; i ++) { //例項化一個呼叫操作，來執行資料請求 NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(loadImageWithThreadName:) object:@"Invocation"]; //把上面的呼叫操作放到操作佇列裡,佇列會自動開啟一個執行緒呼叫我們指定的方法 [operationQueue addOperation:invocationOperation]; } }

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//NSInvocationOperation - (IBAction)tapInvocationOperation:(id)sender {        //上面的呼叫操作需要放到呼叫佇列裡才執行的      //建立操作佇列      NSOperationQueue *operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];        for (int i = 0;i 10; i ++) {          //例項化一個呼叫操作，來執行資料請求          NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(loadImageWithThreadName:) object:@"Invocation"];          //把上面的呼叫操作放到操作佇列裡,佇列會自動開啟一個執行緒呼叫我們指定的方法          [operationQueue addOperation:invocationOperation];      } }

 

 

4.block的操作，新建一個block操作，並新增到佇列中執行，程式碼如下：

Objective-C

//BlockOperation - (IBAction)tapBlockOperation:(id)sender { __weak __block ViewController *copy_self = self; //建立BlockOperation NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{ [copy_self loadImageWithThreadName:@"Block"]; }]; //新增到操作佇列 NSOperationQueue *operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init]; [operationQueue addOperation:blockOperation]; for (int i = 0;i 10; i ++) { //另一種方式 [operationQueue addOperationWithBlock:^{ [copy_self loadImageWithThreadName:@"Block"]; }]; } }

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//BlockOperation - (IBAction)tapBlockOperation:(id)sender {      __weak __block ViewController *copy_self = self;        //建立BlockOperation      NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{          [copy_self loadImageWithThreadName:@"Block"];      }];        //新增到操作佇列      NSOperationQueue *operationQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];      [operationQueue addOperation:blockOperation];        for (int i = 0;i 10; i ++) {            //另一種方式          [operationQueue addOperationWithBlock:^{              [copy_self loadImageWithThreadName:@"Block"];          }];      } }

 

 

5.GCD中的序列佇列：

Objective-C

//序列佇列 - (IBAction)tapGCDserialQueue:(id)sender { //建立序列佇列 dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("mySerialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); __weak __block ViewController *copy_self = self; for (int i = 0;i 10; i ++) { //非同步執行佇列 dispatch_async(serialQueue, ^{ [copy_self loadImageWithThreadName:@"Serial"]; }); } }

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//序列佇列 - (IBAction)tapGCDserialQueue:(id)sender {      //建立序列佇列      dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("mySerialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);        __weak __block ViewController *copy_self = self;        for (int i = 0;i 10; i ++) {          //非同步執行佇列          dispatch_async(serialQueue, ^{              [copy_self loadImageWithThreadName:@"Serial"];          });      }   }

 

 

6.GCD中的並行佇列：

Objective-C

//並行佇列 - (IBAction)tapGCDConcurrentQueue:(id)sender { //建立並行佇列 dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("myConcurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); __weak __block ViewController *copy_self = self; for (int i = 0;i 10; i ++) { //非同步執行佇列 dispatch_async(concurrentQueue, ^{ [copy_self loadImageWithThreadName:@"Concurrent"]; }); } }

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//並行佇列 - (IBAction)tapGCDConcurrentQueue:(id)sender {      //建立並行佇列      dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("myConcurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);      __weak __block ViewController *copy_self = self;        for (int i = 0;i 10; i ++) {          //非同步執行佇列          dispatch_async(concurrentQueue, ^{              [copy_self loadImageWithThreadName:@"Concurrent"];          });        }   }

 

以上是各個按鈕對應的方法，下面的截圖是執行結果：

 

　　三、執行緒間的同步問題（為我們的執行緒新增上同步鎖）

在作業系統中講多執行緒時有一個名詞叫髒資料，就是多個執行緒操作同一塊資源造成的，下面就修改一下程式碼，讓資料出現問題，然後用同步鎖來解決這個問題

1.在getImageData方法（標題一中的第3個方法）中有兩條語句。這個用來顯示執行緒的標號。上面的標號是沒有重複的。

Objective-C

_count ++; int count = _count;

1 2	_count ++;      int count = _count;

在兩條語句中間加一個延遲，如下：

Objective-C

_count ++; [NSThread sleepForTimeInterval:1]; int count = _count;

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_count ++;     [NSThread sleepForTimeInterval:1];     int count = _count;

如果執行的話，會有好多標號是重複的，如圖一，__count是成員變數，多個執行緒對此他進行操作，所以會出現標號不一致的情況，下面我們加上同步鎖

（1）用NSLock加同步鎖，程式碼如下：

Objective-C

//通過NSLock加鎖 [_lock lock]; _count ++; [NSThread sleepForTimeInterval:1]; int count = _count; [_lock unlock];

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//通過NSLock加鎖      [_lock lock];      _count ++;      [NSThread sleepForTimeInterval:1];      int count = _count;      [_lock unlock];

（2）通過@synchronized加同步鎖，程式碼如下：

Objective-C

//通過synchronized加鎖 int count; @synchronized(self){ _count ++; [NSThread sleepForTimeInterval:1]; count = _count; }

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//通過synchronized加鎖   int count;   @synchronized(self){       _count ++;       [NSThread sleepForTimeInterval:1];        count = _count;   }

加鎖前後的執行效果如下：

GCD的序列佇列開始執行的順序如下，下面是是在一個執行緒中按FIFO的順序執行的：

GCD中的並行佇列，是在不同的執行緒中同時執行的：

 

今天部落格中的內容還是蠻多的，如果之前接觸過Java的多執行緒的東西，或者其他語言中的多執行緒的話，理解起來應該問題不大。