iOS 多執行緒之NSThread

級別： ★★☆☆☆
標籤：「iOS」「多執行緒」「NSThread」
作者： dac_1033
審校： QiShare團隊

iOS多執行緒系列計劃3篇，分別為：NSThread、NSOperation、GCD。
本篇是系列文章第一篇。

1. 執行緒的概念

首先簡單敘述一下這兩個概念，我們在電腦上單獨執行的每個程式就是一個獨立的程式，通常程式之間是相互獨立存在的，程式是系統分配資源的最小單元。程式中的最小執行單位就是執行緒，並且一個程式中至少有一個執行緒，程式中的所有執行緒共用這個程式的資源，執行緒也是系統進行排程的最小單元。

1.1 多執行緒在多核CPU中處理任務

1.2 執行緒狀態的切換

1.3 執行緒安全問題

執行緒安全問題是在多個執行緒處理任務的情況下產生。例如多個執行緒在同事執行下面的任務時，如果多個執行緒可以同時執行這段程式碼（任務），當多個執行緒同時在getTicket方法中執行count–時，count的結果就會出現不準確的情況，這個處理過程就不是執行緒安全的。

NSInteger ticketCount = 100;
- (void)getTicket() { 
      count--;
       NSLog(@"剩餘票數 = %d", ticketCount);
   
  }複製程式碼

1.4 iOS 中的多執行緒

在iOS中每個app啟動後都會建立一個主執行緒，也稱UI執行緒。由於除了主執行緒的其他子執行緒都是獨立於Cocoa Touch的，所以一般只使用主執行緒來更新UI介面。iOS中的多執行緒有三種方式： NSThread、NSOperation、GCD，其中GCD是目前蘋果比較推薦的方式。對於這篇文章，我們主要了解一下NSThread。

2. NSThread簡介

NSThread是輕量級的多執行緒開發，優點是我們可以直接例項化一個NSThread物件並直接操作這個執行緒物件，但是使用NSThread需要自己管理執行緒生命週期。iOS開發過程中，NSThread最常用到的方法就是 [NSThread currentThread]獲取當前執行緒，其他常用屬性及方法如下：

// 執行緒字典@property (readonly, retain) NSMutableDictionary *threadDictionary;
// 執行緒名稱@property (nullable, copy) NSString *name;
// 優先順序@property double threadPriority ;
 // 是否為主執行緒@property (readonly) BOOL isMainThread// 讀取執行緒狀態@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing;
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished;
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled;
// 直接將操作新增到執行緒中並啟動+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument// 建立一個執行緒物件- (instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument // 啟動- (void)start;
// 撤銷- (void)cancel;
// 退出+ (void)exit;
// 休眠+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
複製程式碼

在NSObject(NSThreadPerformAdditions)類中的幾個常用方法，實現了在特定執行緒上執行任務的功能，該分類也定義在NSThread.h中：

// 在主執行緒上執行一個方法- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
// 在指定的執行緒上執行一個方法，需要使用者建立一個執行緒物件- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
// 在後臺執行一個操作，本質就是重新建立一個執行緒執行當前方法- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg;
複製程式碼

2.1 NSThread的使用過程

例如在app從網路下載圖片時，由於網路原因可能需要較長時間，這時如果只在主執行緒中進行下載，則這個過程中使用者將無法進行其他操作，直到網路圖片下載完成之前介面都處於卡死狀態（執行緒阻塞）。我們在主執行緒中另起一個新執行緒來單獨下載即可解決這一問題，不管資源是否下載完成都可以繼續操作介面，不會造成阻塞。示例程式碼如下：

@interface MultiThread_NSThread ()// 顯示圖片@property (nonatomic, strong) UIImageView *imgView;
@end@implementation MultiThread_NSThread- (void)viewDidLoad { 
       [super viewDidLoad];
    [self setTitle:@"NSThread"];
    [self.view setBackgroundColor:[UIColor whiteColor]];
    self.edgesForExtendedLayout = UIRectEdgeNone;
        [self layoutViews];

  }- (void)layoutViews { 
       CGSize size = self.view.frame.size;
        _imgView =[[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(0, 0, size.width, 300)];
    [self.view addSubview:_imgView];
        UIButton *button = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
    button.frame = CGRectMake(15, CGRectGetMaxY(_imgView.frame) + 30, size.width - 15 * 2, 45);
    [button setTitle:@"點選載入" forState:UIControlStateNormal];
    [button addTarget:self action:@selector(loadImageWithMultiThread) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [self.view addSubview:button];

  }#pragma mark - 多執行緒下載圖片- (void)loadImageWithMultiThread { 
       ////1. 物件方法    //NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(loadImage) object:nil];
    //[thread start];
        //2. 類方法    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadImg) toTarget:self withObject:nil];

  }#pragma mark - 載入圖片- (void)downloadImg { 
       // 請求資料    NSData *data = [self requestData];
    // 回到主執行緒更新UI    [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateImg:) withObject:data waitUntilDone:YES];

  }#pragma mark - 請求圖片資料- (NSData *)requestData { 
       NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://store.storeimages.cdn-apple.com/8756/as-images.apple.com/is/image/AppleInc/aos/published/images/a/pp/apple/products/apple-products-section1-one-holiday-201811?wid=2560&
hei=1046&
fmt=jpeg&
qlt=95&
op_usm=0.5,0.5&
.v=1540576114151"];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    return data;

  }#pragma mark - 將圖片顯示到介面- (void)updateImg:(NSData *)imageData { 
       UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
    _imgView.image = image;

  }@end複製程式碼

在請求資料的程式碼上打一個斷點，可以看出NSThread是對pthread的封裝：

2.2 使用NSThread實現多執行緒併發

下面我們使用NSThread實現多執行緒載入多張網路圖片，來了解NSThread多執行緒處理任務的過程。示例程式碼如下：

@implementation NSThreadImage@end#define ColumnCount    4#define RowCount       5#define Margin         10@interface MultiThread_NSThread1 ()// imgView陣列@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *imgViewArr;
// thread陣列@property (nonatomic, strong) NSMutableArray *threadArr;
@end@implementation MultiThread_NSThread1- (void)viewDidLoad { 
       [super viewDidLoad];
    [self setTitle:@"NSThread1"];
    [self.view setBackgroundColor:[UIColor whiteColor]];
    self.edgesForExtendedLayout = UIRectEdgeNone;
        [self layoutViews];

  }- (void)layoutViews { 
       CGSize size = self.view.frame.size;
    CGFloat imgWidth = (size.width - Margin * (ColumnCount + 1)) / ColumnCount;
        _imgViewArr = [NSMutableArray array];
    for (int row=0;
 row<
RowCount;
 row++) { 
       for (int colomn=0;
 colomn<
ColumnCount;
 colomn++) { 
           UIImageView *imageView=[[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(Margin + colomn * (imgWidth + Margin), Margin + row * (imgWidth + Margin), imgWidth, imgWidth)];
            imageView.backgroundColor=[UIColor cyanColor];
            [self.view addSubview:imageView];
            [_imgViewArr addObject:imageView];
        
  }    
  }        UIButton *button = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeSystem];
    button.frame = CGRectMake(15, (imgWidth + Margin) * RowCount + Margin, size.width - 15 * 2, 45);
    [button addTarget:self action:@selector(loadImgWithMultiThread) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
    [button setTitle:@"點選載入" forState:UIControlStateNormal];
    [self.view addSubview:button];

  }#pragma mark - 多執行緒下載圖片- (void)loadImgWithMultiThread { 
       _threadArr = [NSMutableArray array];
    for (int i=0;
 i<
RowCount*ColumnCount;
 ++i) { 
       NSThreadImage *threadImg = [[NSThreadImage alloc] init];
        threadImg.index = i;
        NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(loadImg:) object:threadImg];
        thread.name = [NSString stringWithFormat:@"myThread%i",i];
        //// 優先順序        //thread.threadPriority = 1.0;
        [thread start];
        [_threadArr addObject:thread];
    
  }
  }#pragma mark - 載入圖片- (void)loadImg:(NSThreadImage *)threadImg { 
       //// 休眠    //[NSThread sleepForTimeInterval:2.0];
    //// 撤銷(停止載入圖片)    //[[NSThread currentThread] cancel];
    //// 退出當前執行緒    //[NSThread exit];
        // 請求資料    threadImg.imgData =  [self requestData];
    // 回到主執行緒更新UI    [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateImg:) withObject:threadImg waitUntilDone:YES];
        // 列印當前執行緒    NSLog(@"current thread: %@", [NSThread currentThread]);

  }#pragma mark - 請求圖片資料- (NSData *)requestData{ 
       NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://store.storeimages.cdn-apple.com/8756/as-images.apple.com/is/image/AppleInc/aos/published/images/a/pp/apple/products/apple-products-section1-one-holiday-201811?wid=2560&
hei=1046&
fmt=jpeg&
qlt=95&
op_usm=0.5,0.5&
.v=1540576114151"];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    return data;

  }#pragma mark - 將圖片顯示到介面- (void)updateImg:(NSThreadImage *)threadImg { 
       UIImage *image = [UIImage imageWithData:threadImg.imgData];
    UIImageView *imageView = _imgViewArr[threadImg.index];
    imageView.image = image;

  }//#pragma mark 停止載入網路圖片////- (void)stopLoadingImgs {////    for (int i=0;
 i<
RowCount*ColumnCount;
 ++i) {////        NSThread *thread = _threadArr[i];
//        if (!thread.isFinished) {//            [thread cancel];
//        
  }//    
  }//
  }@end複製程式碼

3. 關於NSThread執行緒狀態的說明

NSThread型別的物件可以獲取到執行緒的三種狀態屬性isExecuting（正在執行）、isFinished（已經完成）、isCancellled（已經撤銷），其中撤銷狀態是可以在程式碼中呼叫執行緒的cancel方法手動設定的（在主執行緒中並不能真正停止當前執行緒）。isFinished屬性標誌著當前執行緒上的任務是否執行完成，cancel一個執行緒只是撤銷當前執行緒上任務的執行，監測到isFinished = YES或呼叫cancel方法都不能代表立即退出了這個執行緒，而呼叫類方法exit方法才可立即退出當前執行緒。

例如在載入多張網路圖片時，中途停止載入動作的執行：

#pragma mark 停止載入網路圖片- (void)stopLoadingImgs { 
       for (int i=0;
 i<
RowCount*ColumnCount;
 ++i) { 
               NSThread *thread = _threadArr[i];
        if (!thread.isFinished) { 
           [thread cancel];
        
  }    
  }
  }複製程式碼

PS:

1. 更新UI需回到主執行緒中操作；
2. 執行緒處於就緒狀態時會處於等待狀態，不一定立即執行；
3. 區分執行緒三種狀態的不同，尤其是撤銷和退出兩種狀態的不同；
4. 線上程死亡之後，再次點選螢幕嘗試重新開啟執行緒，則程式會掛；
5. NSThread可以設定物件的優先順序thread.threadPriority，threadPriority取值範圍是0到1；
6. NSThread並沒有提供設定執行緒間的依賴關係的方法，也就不能單純通過NSThread來設定任務處理的先後順序，但是我們可以通過設定NSThread的休眠或優先順序來儘量優化任務處理的先後順序;
7. 在自己試驗的工程中，雖然NSThread例項的數量理論上不受限制，但是正常的處理過程中需要控制執行緒的數量。

工程原始碼GitHub地址

---

小編微信：可加並拉入《QiShare技術交流群》。

關注我們的途徑有：
QiShare(簡書)
QiShare(掘金)
QiShare(知乎)
QiShare(GitHub)
QiShare(CocoaChina)
QiShare(StackOverflow)
QiShare(微信公眾號)

推薦文章：
iOS 簽名機制
iOS 掃描二維碼/條形碼
iOS 瞭解Xcode Bitcode
iOS 重繪之drawRect
奇舞週刊

來源：https://juejin.im/post/5c3321cb518825260a7dc6af