iOS 多執行緒詳解
Slogan : 可能是最通俗易懂的 iOS多執行緒 詳細解析文章
1. 基礎概念
1.1 程式
程式是計算機中已執行程式的實體，是執行緒的容器維基百科-程式。每個程式之間是相互獨立的，每個程式均執行在器專用且收保護的記憶體空間內。 把工廠作為一個系統，程式類似於車間。
1.2 執行緒
執行緒是作業系統能夠進行運算排程的最小單位維基百科-執行緒。一個程式的所有任務都線上程中執行。一個執行緒中執行的任務是序列的，同一時間內1個執行緒只能執行一個任務。 把工廠作為一個系統，執行緒類似於車間裡幹活的工人。
1.3 程式和執行緒之間關係
- 執行緒是CPU呼叫的最小單位
- 程式手機CPU分配資源的最小單位
- 一個程式中至少有一個執行緒
- 同一個程式內的執行緒共享程式的資源
1.4 多執行緒
一個程式可以開啟多條執行緒，每條執行緒可以同時執行不同的任務，多執行緒技術可以提高程式的執行效率。同一時間內，CPU只能處理1條執行緒，只有1條執行緒在工作，多執行緒併發執行，其實是CPU快速的在多條執行緒之間排程，如果CPU排程執行緒的時間足夠快，就造成了多執行緒併發執行的假象。CPU在多條執行緒之間排程會消耗大量的CPU資源，同時每條執行緒被排程的頻次會降低，因此我們只開闢3-5條執行緒。
1.5 多執行緒優缺點
優點：1、能適當提高程式的執行效率；2、能適當提高資源利用率（CPU,記憶體利用率） 缺點: 1、建立執行緒的開銷，在iOS中，核心資料結構（大約1kb）、棧空間（子執行緒512kb，主執行緒1MB）建立執行緒大約需要90毫秒的建立時間，如果開啟大量執行緒會降低程式效能，執行緒越多，CPU在排程執行緒上的開銷就越大。
1.6 執行緒的狀態
- 建立：例項化物件
- 就緒：向執行緒物件傳送start訊息，執行緒物件被加入 “可排程執行緒池”，等待CPU排程，detach 方法 和 performSelectorInBackground 方法會直接例項化一個執行緒物件並加入 “可排程執行緒池”
- 執行：CPU 負責排程 “可排程執行緒池”中執行緒的執行，執行緒執行完成之前，狀態可能會在 “就緒” 和 “執行” 之間來回切換，此過程CPU控制。
- 阻塞：當滿足某個預定條件時，可以使用休眠或鎖阻塞執行緒執行，影響的方法有：sleepForTimeInterval, sleepUntilDate, @synchronized(self) 執行緒鎖。執行緒物件進入阻塞狀態後，會被“可排程執行緒池” 中移除，CPU不再排程。
- 死亡：死亡後執行緒物件的 isFinished 屬性為YES;如果傳送cancel訊息，執行緒物件的 isCanceled 屬性為YES;死亡後 stackSize == 0, 記憶體空間被釋放。
1.7 執行緒鎖的幾種方案
1.7.1 互斥鎖
@synchronized(鎖物件) {
// 需要鎖定的程式碼
}
複製程式碼使用互斥鎖，在同一個時間，只允許一條執行緒執行鎖中的程式碼。因為互斥鎖的代價非常昂貴，所以鎖定的程式碼範圍應該儘可能小，只要鎖住資源讀寫部分的程式碼即可。使用互斥鎖也會影響併發的目的。
1.7.2 NSLock
- (void)testNSLock {
NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
[lock lock];
// 需要鎖定的程式碼
[lock unlock];
}
複製程式碼1.7.3 atomic 原子屬性
OC在定義屬性時有nonatomic和atomic兩種選擇。 atomic：原子屬性，為setter方法加鎖（預設就是atomic） nonatomic：非原子屬性，不會為setter方法加鎖。 atomic加鎖原理：
@property (assign, atomic) int age;
- (void)setAge:(int)age
{
@synchronized(self) {
_age = age;
}
}
複製程式碼atomic：執行緒安全，需要消耗大量的資源 nonatomic：非執行緒安全，適合記憶體小的移動裝置= iOS開發的建議: （1）所有屬性都宣告為nonatomic （2）儘量避免多執行緒搶奪同一塊資源 （3）儘量將加鎖、資源搶奪的業務邏輯交給伺服器端處理，減小移動客戶端的壓力
1.7.4 dispatch_semaphore_t 訊號量
- (void)testSemaphone {
dispatch_semaphore_t semaphore_t = dispatch_semaphore_create(1);
/// 執行緒1
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
/// 進入等待狀態!
dispatch_semaphore_wait(semaphore_t, DISPATCH_TIME_FOREVER);
sleep(7);
dispatch_semaphore_signal(semaphore_t);
});
}
複製程式碼其他的不常用的加鎖操作不再贅述。
執行緒鎖相關參考文章：
深入理解iOS開發中的鎖 iOS 中幾種常用的鎖總結 iOS多執行緒-各種執行緒鎖的簡單介紹
1.8 執行緒間通訊
//在主執行緒上執行操作，例如給UIImageVIew設定圖片
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait
//在指定執行緒上執行操作
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thread withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait
複製程式碼2. 多執行緒實現方案
2.1 NSThread
- (void)testNSThread {
/// 獲取當前執行緒
NSThread *currentThread = [NSThread currentThread];
/// 建立需要自己啟動的執行緒
NSThread *creatThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(runMethod) object:nil];
[creatThread start];
/// 建立自動啟動的執行緒
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(runMethod2) toTarget:self withObject:nil];
}
- (void)runMethod {
NSLog(@"runMethod ++ %@",[NSThread currentThread]);
}
- (void)runMethod2 {
NSLog(@"runMethod2 ++ %@",[NSThread currentThread]);
}
複製程式碼// 獲取當前執行緒
+ (NSThread *)currentThread;
// 建立啟動執行緒
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;
// 判斷是否是多執行緒
+ (BOOL)isMultiThreaded;
// 執行緒休眠 NSDate 休眠到什麼時候
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
// 執行緒休眠時間
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
// 結束/退出當前執行緒
+ (void)exit;
// 獲取當前執行緒優先順序
+ (double)threadPriority;
// 設定執行緒優先順序 預設為0.5 取值範圍為0.0 - 1.0
// 1.0優先順序最高
// 設定優先順序
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
// 獲取指定執行緒的優先順序
- (double)threadPriority NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
- (void)setThreadPriority:(double)p NS_AVAILABLE(10_6, 4_0);
// 設定執行緒的名字
- (void)setName:(NSString *)n NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (NSString *)name NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 判斷指定的執行緒是否是 主執行緒
- (BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 判斷當前執行緒是否是主執行緒
+ (BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // reports whether current thread is main
// 獲取主執行緒
+ (NSThread *)mainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (id)init NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // designated initializer
// 建立執行緒
- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 指定執行緒是否在執行
- (BOOL)isExecuting NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 執行緒是否完成
- (BOOL)isFinished NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 執行緒是否被取消 (是否給當前執行緒發過取消訊號)
- (BOOL)isCancelled NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 傳送執行緒取消訊號的 最終執行緒是否結束 由 執行緒本身決定
- (void)cancel NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 啟動執行緒
- (void)start NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
// 執行緒主函式 線上程中執行的函式 都要在-main函式中呼叫，自定義執行緒中重寫-main方法
- (void)main NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // thread body metho
複製程式碼2.2 GCD 實現多執行緒
首先關於同步，非同步，並行，序列，一張圖便可說清楚。
文字版：
dispatch :派遣/排程
queue:佇列
用來存放任務的先進先出（FIFO）的容器
sync:同步
只是在當前執行緒中執行任務，不具備開啟新執行緒的能力
async:非同步
可以在新的執行緒中執行任務，具備開啟新執行緒的能力
concurrent:併發
多個任務併發（同時）執行
序列：
一個任務執行完畢後，再執行下一個任務
複製程式碼2.2.1 任務
- queue：佇列
- block：任務
// 1.用同步的方式執行任務
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
// 2.用非同步的方式執行任務
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
// 3.GCD中還有個用來執行任務的函式
// 在前面的任務執行結束後它才執行，而且它後面的任務等它執行完成之後才會執行
dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
複製程式碼2.2.2 佇列
- 序列佇列：序列佇列一次只排程一個任務，一個任務完成後再排程下一個任務。
// 1.使用dispatch_queue_create函式建立序列佇列
// 建立序列佇列（佇列型別傳遞NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("佇列名稱", NULL);
// 2.使用dispatch_get_main_queue()獲得主佇列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
注意：主佇列是GCD自帶的一種特殊的序列佇列，放在主佇列中的任務，都會放到主執行緒中執行。
複製程式碼- 併發佇列：併發佇列可以同時排程多個任務，排程任務的方式，取決於執行任務的函式；併發功能只有在非同步的（dispatch_async）函式下才有效；非同步狀態下，開啟的執行緒上線由GCD底層決定。
// 1.使用dispatch_queue_create函式建立佇列
dispatch_queue_t
//引數一： 佇列名稱,該名稱可以協助開發除錯以及崩潰分析報告
//引數二： 佇列的型別
dispatch_queue_create(const char * _Nullable label, dispatch_queue_attr_t _Nullable attr)；
// 2.建立併發佇列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// 執行緒中通訊常用：
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
// 耗時操作
// ...
//放回主執行緒的函式
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
// 在主執行緒更新 UI
});
});
複製程式碼- 全域性併發佇列
//使用dispatch_get_global_queue函式獲得全域性的併發佇列
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(dispatch_queue_priority_t priority, unsigned long flags);
// dispatch_queue_priority_t priority(佇列的優先順序 )
// unsigned long flags( 此引數暫時無用，用0即可 )
//獲得全域性併發佇列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
複製程式碼全域性併發佇列的優先順序：
//全域性併發佇列的優先順序
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高優先順序
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 預設（中）優先順序
//注意，自定義佇列的優先順序都是預設優先順序
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低優先順序
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 後臺優先順序
複製程式碼2.2.3 GCD 的其他用法
- 延時執行
dispatch_after(3.0, dispatch_get_main_queue(), ^{
/// 延時3秒執行的操作!
});
複製程式碼- 一次性執行
// 使用dispatch_once函式能保證某段程式碼在程式執行過程中只被執行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
// 只執行1次的程式碼(這裡面預設是執行緒安全的)
});
複製程式碼- 排程組（佇列組）
//建立排程組
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//將排程組新增到佇列，執行 block 任務
dispatch_group_async(group, queue, block);
//當排程組中的所有任務執行結束後，獲得通知，統一做後續操作
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), block);
複製程式碼例如：
// 分別非同步執行2個耗時的操作、2個非同步操作都執行完畢後，再回到主執行緒執行操作
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 執行1個耗時的非同步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 執行1個耗時的非同步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的非同步操作都執行完畢後，回到主執行緒...
});
複製程式碼- GCD 定時器
dispatch_source_t source = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER,0, 0, DISPATCH_TARGET_QUEUE_DEFAULT);
dispatch_source_set_event_handler(source, ^(){
NSLog(@"Time flies.");
});
dispatch_time_t start
dispatch_source_set_timer(source, DISPATCH_TIME_NOW, 5ull * NSEC_PER_SEC,100ull * NSEC_PER_MSEC);
self.source = source;
dispatch_resume(self.source);
複製程式碼2.2.4 GCD 自定義封裝工具類
//
// XWGCDManager.h
// XWGCDManager
//
// Created by 邱學偉 on 2017/3/3.
// Copyright © 2017年 邱學偉. All rights reserved.
//
#import <Foundation/Foundation.h>
#import "XWGCDGroup.h"
@interface XWGCDManager : NSObject
/// 主執行緒執行
+ (void)executeInMainQueue:(dispatch_block_t)block;
/// 預設非同步執行緒執行
+ (void)executeInGlobalQueue:(dispatch_block_t)block;
/// 高優先順序非同步執行緒執行
+ (void)executeInHighPriorityGlobalQueue:(dispatch_block_t)block;
/// 低優先順序非同步執行緒執行
+ (void)executeInLowPriorityGlobalQueue:(dispatch_block_t)block;
/// 後臺優先順序非同步執行緒執行
+ (void)executeInBackgroundPriorityGlobalQueue:(dispatch_block_t)block;
/// 主執行緒延時執行
+ (void)executeInMainQueue:(dispatch_block_t)block afterDelaySecs:(NSTimeInterval)sec;
/// 預設非同步執行緒延時執行
+ (void)executeInGlobalQueue:(dispatch_block_t)block afterDelaySecs:(NSTimeInterval)sec;
/// 高優先順序非同步執行緒延時執行
+ (void)executeInHighPriorityGlobalQueue:(dispatch_block_t)block afterDelaySecs:(NSTimeInterval)sec;
/// 低優先順序非同步執行緒延時執行
+ (void)executeInLowPriorityGlobalQueue:(dispatch_block_t)block afterDelaySecs:(NSTimeInterval)sec;
/// 後臺優先順序非同步執行緒延時執行
+ (void)executeInBackgroundPriorityGlobalQueue:(dispatch_block_t)block afterDelaySecs:(NSTimeInterval)sec;
/// 當前是否在主執行緒
+ (BOOL)isMainQueue;
/// 線上程組新增非同步任務
- (void)execute:(dispatch_block_t)block inGroup:(XWGCDGroup *)group;
/// 監聽某非同步執行緒組中操作完成執行任務
- (void)notify:(dispatch_block_t)block inGroup:(XWGCDGroup *)group;
+ (XWGCDManager *)mainQueue;
+ (XWGCDManager *)globalQueue;
+ (XWGCDManager *)highPriorityGlobalQueue;
+ (XWGCDManager *)lowPriorityGlobalQueue;
+ (XWGCDManager *)backgroundPriorityGlobalQueue;
@end
複製程式碼2.3 NSOperation 實現多執行緒
NSOperation是基於GCD的物件導向的使用OC語言的封裝。相比GCD，NSOperation的使用更加簡單。NSOperation 是一個抽象類，也就是說它並不能直接使用，而是應該使用它的子類。使用它的子類的方法有三種，使用蘋果為我們提供的兩個子類 NSInvocationOperation， NSBlockOperation 和自定義繼承自NSOperation的子類。
NSOperation的使用常常是配合NSOperationQueue來進行的。只要是使用 NSOperation 的子類建立的例項就能新增到 NSOperationQueue 操作佇列之中，一旦新增到佇列，操作就會自動非同步執行（注意是非同步）。如果沒有新增到佇列，而是使用 start 方法，則會在當前執行緒執行。
我們知道，執行緒間的通訊主要是主執行緒與分執行緒之間進行的。主執行緒到分執行緒，NSOperation子類也有相應帶引數的方法；而分執行緒到主執行緒，比如更新UI，它也有很方便的獲取主佇列（被新增到主佇列的操作預設會在主執行緒執行）的方法：[NSOperationQueue mainQueue]。
2.3.1 NSInvocationOperation
在當前執行緒中執行：
- (void)testNSOperation {
NSInvocationOperation *operation1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(downloadMethod1:) object:@"url"];
[operation1 start];
}
- (void)downloadMethod1:(id)obj {
NSLog(@"object: %@ ++ 當前執行緒: %@",obj,[NSThread currentThread]);
}
複製程式碼執行結果：
(lldb) po [obj class]
__NSCFConstantString
2018-05-15 10:45:09.827562+0800 XWThreadDemo[3148:59049] object: url ++ 當前執行緒: <NSThread: 0x608000072600>{number = 1, name = main}
複製程式碼在非同步執行緒中執行：
- (void)testNSOperation {
NSInvocationOperation *operation1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(downloadMethod1:) object:@"url"];
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue1 addOperation:operation1];
}
- (void)downloadMethod1:(id)obj {
NSLog(@"object: %@ ++ 當前執行緒: %@",obj,[NSThread currentThread]);
}
複製程式碼執行結果：
2018-05-15 10:47:15.889087+0800 XWThreadDemo[3226:62634] object: url ++ 當前執行緒: <NSThread: 0x60800027cb80>{number = 3, name = (null)}
複製程式碼2.3.2 NSBlockOperation
在不同非同步執行緒新增多個執行方法
- (void)testNSOperation1 {
NSLog(@"開始");
/// 建立操作佇列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
for (int i = 0; i < 10; i++) {
/// 非同步操作
NSBlockOperation *blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"執行緒:%@, index: %d",[NSThread currentThread],i);
}];
/// 新增到佇列中自動非同步執行
[queue addOperation:blockOperation];
}
NSLog(@"結束");
}
複製程式碼執行結果：
2018-05-15 10:52:09.662844+0800 XWThreadDemo[3368:69422] 開始
2018-05-15 10:52:09.663440+0800 XWThreadDemo[3368:69536] 執行緒:<NSThread: 0x604000478f80>{number = 4, name = (null)}, index: 2
2018-05-15 10:52:09.663441+0800 XWThreadDemo[3368:69540] 執行緒:<NSThread: 0x600000269a80>{number = 3, name = (null)}, index: 0
2018-05-15 10:52:09.663450+0800 XWThreadDemo[3368:69422] 結束
2018-05-15 10:52:09.663468+0800 XWThreadDemo[3368:69535] 執行緒:<NSThread: 0x60c00007f980>{number = 5, name = (null)}, index: 3
2018-05-15 10:52:09.663470+0800 XWThreadDemo[3368:69534] 執行緒:<NSThread: 0x604000479040>{number = 6, name = (null)}, index: 1
2018-05-15 10:52:09.663514+0800 XWThreadDemo[3368:69533] 執行緒:<NSThread: 0x600000269ac0>{number = 7, name = (null)}, index: 4
2018-05-15 10:52:09.663534+0800 XWThreadDemo[3368:69548] 執行緒:<NSThread: 0x600000269a40>{number = 8, name = (null)}, index: 5
2018-05-15 10:52:09.663547+0800 XWThreadDemo[3368:69549] 執行緒:<NSThread: 0x604000479000>{number = 9, name = (null)}, index: 6
2018-05-15 10:52:09.663566+0800 XWThreadDemo[3368:69550] 執行緒:<NSThread: 0x600000269a00>{number = 10, name = (null)}, index: 7
2018-05-15 10:52:09.663613+0800 XWThreadDemo[3368:69551] 執行緒:<NSThread: 0x608000272900>{number = 11, name = (null)}, index: 8
2018-05-15 10:52:09.663616+0800 XWThreadDemo[3368:69552Test Case '-[XWThreadDemoTests testNSOperation1]' passed (0.002 seconds).
] 執行緒:<NSThread: 0x600000269b80>{number = 12, name = (null)}, index: 9
複製程式碼- 使用NSBlockOperation的語法糖
- (void)testNSOperation2 {
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue addOperationWithBlock:^{
NSLog(@"非同步執行");
}];
}
複製程式碼- 執行緒中通訊：
- (void)testNSOperation3 {
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue addOperationWithBlock:^{
NSLog(@"非同步執行");
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
NSLog(@"回到主執行緒中執行!");
}];
}];
}
複製程式碼2.3.3 NSOperationQueue 的一些高階操作
1. 最大併發數
queue.maxConcurrentOperationCount = 2;
複製程式碼2. 新增執行緒依賴
- (void)testNSOperationDepend {
/// 定義三個非同步操作
NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
sleep(1);
NSLog(@"operation1 - 當前執行緒:%@",[NSThread currentThread]);
}];
NSBlockOperation *operation2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
sleep(5);
NSLog(@"operation2 - 當前執行緒:%@",[NSThread currentThread]);
}];
NSBlockOperation *operation3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
sleep(3);
NSLog(@"operation3 - 當前執行緒:%@",[NSThread currentThread]);
}];
/// 定義主執行緒更新UI操作
NSBlockOperation *operationMain = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"operationMain - 更新UI - 當前執行緒:%@",[NSThread currentThread]);
}];
/// 新增依賴
[operation1 addDependency:operation3];
[operation1 addDependency:operation2];
[operationMain addDependency:operation3];
/// 非同步執行緒新增非同步佇列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue addOperations:@[operation1,operation2,operation3] waitUntilFinished:YES];
/// 重新整理UI新增主執行緒佇列
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperation:operationMain];
}
複製程式碼輸出：
Test Case '-[XWThreadDemoTests testNSOperationDepend]' started.
2018-05-15 11:10:44.389619+0800 XWThreadDemo[3825:89159] operation3 - 當前執行緒:<NSThread: 0x608000265f00>{number = 3, name = (null)}
2018-05-15 11:10:46.386336+0800 XWThreadDemo[3825:89156] operation2 - 當前執行緒:<NSThread: 0x60400026a840>{number = 4, name = (null)}
2018-05-15 11:10:47.389426+0800 XWThreadDemo[3825:89156] operation1 - 當前執行緒:<NSThread: 0x60400026a840>{number = 4, name = (null)}
2018-05-15 11:10:47.394948+0800 XWThreadDemo[3825:89109] operationMain - 更新UI - 當前執行緒:<NSThread: 0x60c0000796c0>{number = 1, name = main}
複製程式碼3. 執行緒掛起
- (void)testNSOperationSuspended {
//判斷操作的數量，當前佇列裡面是不是有操作？
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
if (queue.operationCount == 0) {
NSLog(@"當前佇列沒有操作");
return;
}
queue.suspended = !queue.isSuspended;
if (queue.suspended) {
NSLog(@"暫停");
}else{
NSLog(@"繼續");
}
}
複製程式碼暫停繼續(對佇列的暫停和繼續)，掛起的是佇列，不會影響已經在執行的操作
4. 取消佇列中所有操作
- (void)testNSOperationCancel {
//只能取消所有佇列的裡面的操作，正在執行的無法取消
//取消操作並不會影響佇列的掛起狀態
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue cancelAllOperations];
NSLog(@"取消佇列裡所有的操作");
//取消佇列的掛起狀態
//（只要是取消了佇列的操作，我們就把佇列處於不掛起狀態,以便於後續的開始）
queue.suspended = NO;
}
複製程式碼取消所有佇列的裡面的操作，正在執行的無法取消
3 多執行緒實戰
3.1 輸出一百萬個數字中最大值和最小值
- pthread
//
// main.m
// XWThreadDemo
//
// Created by 邱學偉 on 2018/5/14.
// Copyright © 2018年 邱學偉. All rights reserved.
//
#import <UIKit/UIKit.h>
#import "AppDelegate.h"
#import <pthread.h>
struct threadInfo {
uint32_t * inputValues;
size_t count;
};
struct threadResult {
uint32_t min;
uint32_t max;
};
void * findMinAndMax(void *arg) {
struct threadInfo const * const info = (struct threadInfo *) arg;
uint32_t min = UINT32_MAX;
uint32_t max = 0;
for (size_t i = 0; i < info -> count; i++) {
uint32_t value = info -> inputValues[i];
min = MIN(min, value);
max = MAX(max, value);
}
free(arg);
struct threadResult * const result = (struct threadResult *) malloc(sizeof( * result));
result -> min = min;
result -> max = max;
return result;
}
int main(int argc, char * argv[]) {
size_t const count = 100000;
uint32_t inputValues[count];
// 填充隨機數字
for (size_t i = 0; i < count; i++) {
inputValues[i] = arc4random();
}
// 開啟4個尋找最大最小值的執行緒
size_t threadCount = 4;
pthread_t threads[threadCount];
for (size_t i = 0; i < threadCount; i++) {
struct threadInfo * const info = (struct threadInfo *)malloc(sizeof(*info));
size_t offset = (count / threadCount) * i;
info -> inputValues = inputValues + offset;
info -> count = MIN(count - offset, count / threadCount);
int error = pthread_create(threads + i, NULL, &findMinAndMax, info);
NSCAssert(error == 0, @"pthread_create() failed: %d", error);
}
// 等待執行緒退出
struct threadResult * results[threadCount];
for (size_t i = 0; i < threadCount; i++) {
int error = pthread_join(threads[i], (void **) &(results[i]));
NSCAssert(error == 0, @"pthread_join() failed: %d", error);
}
// 尋找min 和 max
uint32_t min = UINT32_MAX;
uint32_t max = 0;
for (size_t i = 0; i < threadCount; i++) {
min = MIN(min, results[i] -> min);
max = MAX(max, results[i] -> max);
free(results[i]);
results[i] = NULL;
}
NSLog(@"最小值: %u",min);
NSLog(@"最大值: %u",max);
return 0;
}
複製程式碼輸出：
2018-05-15 14:04:54.347292+0800 XWThreadDemo[8078:249234] 最小值: 30715
2018-05-15 14:04:54.348308+0800 XWThreadDemo[8078:249234] 最大值: 4294961465
複製程式碼- NSThread
//
// ViewController.m
// XWThreadDemo
//
// Created by 邱學偉 on 2018/5/14.
// Copyright © 2018年 邱學偉. All rights reserved.
//
#import "ViewController.h"
@interface XWFindMinAndMaxThread : NSThread
@property (nonatomic, assign) NSUInteger min;
@property (nonatomic, assign) NSUInteger max;
- (instancetype)initWithNumbers:(NSArray <NSNumber *>*)numbers;
@end
@implementation XWFindMinAndMaxThread {
NSArray <NSNumber *> *_numbers;
}
- (instancetype)initWithNumbers:(NSArray *)numbers {
if (self = [super init]) {
_numbers = numbers;
[self work];
}
return self;
}
- (void)work {
NSUInteger max = 0;
NSUInteger min = NSUIntegerMax;
for (NSNumber *number in _numbers) {
max = MAX(max, number.unsignedIntegerValue);
min = MIN(min, number.unsignedIntegerValue);
}
self.min = min;
self.max = max;
}
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad {
NSMutableArray *numberArrayM = [NSMutableArray array];
NSUInteger count = 100000;
/// 模擬10000個隨機數
for (NSUInteger i = 0; i < count; i++) {
[numberArrayM addObject:[NSNumber numberWithUnsignedInteger:arc4random()]];
}
NSMutableArray <XWFindMinAndMaxThread *> *threads = [NSMutableArray array];
NSUInteger threadCount = 4;
NSUInteger numberCount = numberArrayM.count;
for (NSUInteger i = 0; i < threadCount; i++) {
NSUInteger offset = (numberCount / threadCount) * i;
NSUInteger count = MIN(numberCount - offset, numberCount / threadCount);
NSRange range = NSMakeRange(offset, count);
NSArray *subSet = [numberArrayM subarrayWithRange:range];
XWFindMinAndMaxThread *findThread = [[XWFindMinAndMaxThread alloc] initWithNumbers:subSet];
[threads addObject:findThread];
[findThread start];
}
NSUInteger max = 0;
NSUInteger min = NSUIntegerMax;
for (NSUInteger i = 0; i < threadCount; i++) {
max = MAX(max, threads[i].max);
min = MIN(min, threads[i].min);
}
NSLog(@"最小值: %lu",(unsigned long)min);
NSLog(@"最大值: %lu",(unsigned long)max);
}
@end
複製程式碼輸出：
2018-05-15 14:50:51.106993+0800 XWThreadDemo[9540:301745] 最小值: 13300
2018-05-15 14:50:51.107075+0800 XWThreadDemo[9540:301745] 最大值: 4294951952
複製程式碼3.2 使用 Dispatch Barrier 解決多執行緒併發讀寫同一個資源發生死鎖
- (void)testBarrierSetCount:(NSUInteger)count forKey:(NSString *)key {
key = [key copy];
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create([@"BarrierQueue" UTF8String], DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_barrier_async(queue, ^{
if (count == 0) {
[self.dictM removeObjectForKey:key];
}else{
[self.dictM setObject:@(count) forKey:key];
}
});
}
複製程式碼3.3 使用 dispatch_apply 實現效率更高的for迴圈
- 普通 for 迴圈
- (void)testCommonFor {
NSLog(@"普通for迴圈開啟");
NSUInteger max = 10000;
for (NSUInteger i = 0; i < max; i++) {
for (NSUInteger j = 0; j < max; j++) {
/// 執行某操作
}
}
NSLog(@"普通for迴圈結束");
}
複製程式碼執行時間：21.762 秒
Test Case '-[XWThreadDemoTests testCommonFor]' started.
2018-05-15 17:14:20.215454+0800 XWThreadDemo[23816:496201] 普通for迴圈開啟
2018-05-15 17:14:41.976168+0800 XWThreadDemo[23816:496201] 普通for迴圈結束
Test Case '-[XWThreadDemoTests testCommonFor]' passed (21.762 seconds).
複製程式碼- 迴圈
- (void)testApplyFor {
NSLog(@" dispatch_apply 迴圈開啟");
size_t max = 100000;
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create([@"dispatch_apply" UTF8String], DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_apply(max, queue, ^(size_t i) {
dispatch_apply(max, queue, ^(size_t j) {
/// 執行某操作
});
});
NSLog(@" dispatch_apply 迴圈結束");
}
複製程式碼執行時間：7.832 秒
Test Case '-[XWThreadDemoTests testApplyFor]' started.
2018-05-15 17:15:51.990662+0800 XWThreadDemo[23881:498546] dispatch_apply 迴圈開啟
2018-05-15 17:15:59.821032+0800 XWThreadDemo[23881:498546] dispatch_apply 迴圈結束
Test Case '-[XWThreadDemoTests testApplyFor]' passed (7.832 seconds).
複製程式碼dispatch_apply 實現的for迴圈有更高的效率！
3.4 使用 dispatch_group_t 追蹤不同佇列中的不同任務
- (void)testGCDGroup {
NSArray *urls = @[@"https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/15/1636343424a373e5?w=1260&h=388&f=png&s=180103",@"https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/15/163634342473da99?w=698&h=348&f=png&s=105695",@"https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/15/1636343424a373e5?w=1260&h=388&f=png&s=180103"];
[self downloadImage:urls completion:^(NSArray<UIImage *> *images) {
NSLog(@"image數量:%lu - %@",(unsigned long)images.count,images);
}];
}
- (void)downloadImage:(NSArray <NSString *>*)urls completion:(void(^)(NSArray <UIImage *> *images))completion {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
NSMutableArray *imagesM = [NSMutableArray array];
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
for (NSString *url in urls) {
if (url.length == 0) {
continue;
}
// 開啟下載執行緒->
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
//dispatch_group_enter是通知dispatch group任務開始了，dispatch_group_enter和dispatch_group_leave是成對呼叫，不然程式就崩潰了。
dispatch_group_enter(group);
NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:url]];
UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
if (image) {
[imagesM addObject:image];
}
NSLog(@"當前下載執行緒:%@",[NSThread currentThread]);
// 保持和dispatch_group_enter配對。通知任務已經完成
dispatch_group_leave(group);
});
}
// 保持和dispatch_group_enter配對。通知任務已經完成
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
// 這裡可以保證所有圖片任務都完成，然後在main queue里加入完成後要處理的閉包，會在main queue裡執行。
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
if (completion) {
completion(imagesM.copy);
}
});
});
}
複製程式碼執行結果：
2018-05-15 17:34:47.265197+0800 XWThreadDemo[24470:522115] 當前下載執行緒:<NSThread: 0x600000270300>{number = 4, name = (null)}
2018-05-15 17:34:48.738196+0800 XWThreadDemo[24470:522114] 當前下載執行緒:<NSThread: 0x608000269440>{number = 5, name = (null)}
2018-05-15 17:34:49.446782+0800 XWThreadDemo[24470:522111] 當前下載執行緒:<NSThread: 0x604000072c40>{number = 3, name = (null)}
2018-05-15 17:34:59.357622+0800 XWThreadDemo[24470:522022] image數量:3 - (
"<UIImage: 0x6040000b70a0>, {1260, 388}",
"<UIImage: 0x6080000b3320>, {1260, 388}",
"<UIImage: 0x6040000b7220>, {698, 348}"
)
複製程式碼Demo2
- (void)testGCDGroup2 {
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
__block NSMutableArray <UIImage *> *images = [NSMutableArray array];
dispatch_group_async(group, queue, ^(){
// 會處理一會
[images addObject:[self imageWithUrl:@"https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/15/1636343424a373e5?w=1260&h=388&f=png&s=180103"]];
NSLog(@"圖片1執行緒 - %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_group_async(group, queue, ^(){
// 處理一會兒
[images addObject:[self imageWithUrl:@"https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/5/15/163634342473da99?w=698&h=348&f=png&s=105695"]];
NSLog(@"圖片2執行緒 - %@",[NSThread currentThread]);
});
// 上面的都搞定後這裡會執行一次
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^(){
NSLog(@"image數量:%lu - %@",(unsigned long)images.count,images);
});
}
複製程式碼執行結果：
2018-05-15 17:48:36.616813+0800 XWThreadDemo[26394:540836] 圖片2執行緒 - <NSThread: 0x600000273340>{number = 4, name = (null)}
2018-05-15 17:48:38.395960+0800 XWThreadDemo[26394:540833] 圖片1執行緒 - <NSThread: 0x6040002772c0>{number = 5, name = (null)}
2018-05-15 17:48:38.396442+0800 XWThreadDemo[26394:540711] image數量:2 - (
"<UIImage: 0x6080002a6a80>, {698, 348}",
"<UIImage: 0x6040002a38a0>, {1260, 388}"
)
複製程式碼3.5 drawRect在後臺繪製
drawRect:方法會影響效能，所以可以放到後臺執行。
//使用UIGraphicsBeginImageContextWithOptions取代UIGraphicsGetCurrentContext:方法
UIGraphicsBeginImageContextWithOptions(size, NO, 0);
// drawing code here
UIImage *i = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
UIGraphicsEndImageContext();
複製程式碼