IOS多線程編程的3種實現方法

2020-07-26 03:31:48

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供稿：網友

前言

在多線程簡介中，我已經說明過了，為了提高界面的流暢度以及用戶體驗。我們務必要把耗時的操作放到別的線程中去執行，千萬不要阻塞主線程。
iOS中有以下3種多線程編程方法：

NSThreadGrand Centeral Dispatch(GCD)NSOperation和NSOperationQueue

1.NSThread

這是最輕量級的多線程的方法，使用起來最直觀的多線程編程方法。但是因為需要自己管理線程的生命周期，線程同步。經常使用NSThread進行調試，在實際項目中不推薦使用。

//獲取當前線程NSThread *current = [NSThread currentThread];//獲取主線程NSThread *main = [NSThread mainThread];NSLog(@"當前線程 --- %@",current);NSLog(@"主線程 --- %@",main);

控制臺輸出結果：

2015-11-22 22:30:29.572 多線程demo[1289:2925847] 當前線程 --- <NSThread: 0x7fc0e1401dc0>{number = 1, name = main}
2015-11-22 22:30:29.572 多線程demo[1289:2925847] 主線程 --- <NSThread: 0x7fc0e1401dc0>{number = 1, name = main}
從結果我們看出當前的線程就是主線程，number相當于線程的id,name是線程的名稱,主線程的number就是1

阻塞線程：

//阻塞線程3秒
[NSThread sleepForTimeInterval:3];
[NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:3]];

2.GCD(Grand Central Dispatch)

GCD是基于C語言底層API實現的一套多線程并發機制，非常的靈活方便，在實際的開發中使用很廣泛。
簡單來說CGD就是把操作放在隊列中去執行。
你只需定義好操作和隊列就可以了，不需要直接控制線程的創建和銷毀，線程的生命周期由隊列來管理。

隊列：負責操作的調度和執行，有先進先出(FIFO)的特點。也就是說先加入隊列的操作先執行，后加入的后執行。

隊列有兩種：

串行隊列：

隊列中的操作只會按順序執行，你可以想象成單窗口排隊。

并行隊列：

隊列中的操作可能會并發執行，這取決與操作的類型，你可以想象成多窗口排隊。

復制代碼代碼如下:

//創建串行隊列
dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("my_serial_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
//創建并行隊列
dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("my_concurrent_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

my_serial_queue和my_concurrent_queue是隊列的名字標簽，為了與其他的隊列區分，在一個項目里面必須是唯一的。
DISPATCH_QUEUE_SERIAL表示串行隊列
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT表示并行隊列

操作同樣也分兩種類型：
同步操作：只會按順序執行，執行順序是確定的。
異步操作：在串行隊列中執行順序確定，在并行隊列中執行順序不確定

使用block來定義操作要執行的代碼，q是已經定義好的，操作要加入的隊列

//定義同步操作dispatch_sync(q, ^{  //要執行的代碼  });//定義異步操作dispatch_async(q, ^{  //要執行的代碼   });

下面我們看一下同步，異步操作加入到串行和并行隊列里面，執行的順序和特點：
1.同步操作不管加入到何種隊列，只會在主線程按順序執行

dispatch_queue_t q_serial = dispatch_queue_create("my_serial_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch_queue_t q_concurrent = dispatch_queue_create("my_concurrent_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);for (int i = 0; i < 5; ++i) {  dispatch_sync(q_serial, ^{    NSLog(@"串行隊列里的同步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i);  });}for (int i = 0; i < 5; ++i) {  dispatch_sync(q_concurrent, ^{    NSLog(@"并行隊列里的同步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i);  });}

下面是控制臺輸出結果：

2015-11-23 00:40:36.862 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 0
2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 1
2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 2
2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 3
2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 串行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 4
2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 0
2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 1
2015-11-23 00:40:36.863 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 2
2015-11-23 00:40:36.864 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 3
2015-11-23 00:40:36.864 01.GCD演練[1952:3613752] 并行隊列里的同步任務 <NSThread: 0x7ff833505450>{number = 1, name = main} 4

2.異步操作只在非主線程的線程執行，在串行隊列中異步操作會在新建的線程中按順序執行。

復制代碼代碼如下:

    dispatch_queue_t q_serial = dispatch_queue_create("my_serial_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    for(int i = 0; i < 5; ++i){
        dispatch_async(q_serial, ^{
            NSLog(@"串行隊列 -- 異步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i);
        });
    }

因為是異步操作，所以會新建一個線程。又因為加入到串行隊列中，所以所有的操作只會按順序執行。

2015-11-23 01:03:22.372 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb593d42f50>{number = 2, name = (null)} 0
2015-11-23 01:03:23.373 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb593d42f50>{number = 2, name = (null)} 1
2015-11-23 01:03:24.374 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb593d42f50>{number = 2, name = (null)} 2
2015-11-23 01:03:25.375 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb593d42f50>{number = 2, name = (null)} 3
2015-11-23 01:03:26.376 01.GCD演練[2081:3627139] 串行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb593d42f50>{number = 2, name = (null)} 4

3.異步操作，并行隊列

復制代碼代碼如下:

    dispatch_queue_t q_concurrent = dispatch_queue_create("my_concurrent_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    for(int i = 0; i < 5; ++i){
        dispatch_async(q_concurrent, ^{
            NSLog(@"并行隊列 -- 異步任務 %@ %d", [NSThread currentThread], i);
        });
    }

理論上并行隊列會給每一個異步操作新建線程，然后讓所有的任務并發執行。但是實際上系統能創建的線程數量是有限的，當創建的線程達到最大線程數以后，后面的異步操作就需要等待前面的操作執行完畢才能得到執行。哪個線程操作執行完畢，就把等待的異步任務安排到哪個線程。直到所有的操作執行完畢。
你可以把上述代碼的循環次數改成5000就可以觀察到此現象。
2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634728] 并行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb3b841b0a0>{number = 4, name = (null)} 3
2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634724] 并行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb3b8514da0>{number = 3, name = (null)} 0
2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634726] 并行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb3b8604db0>{number = 5, name = (null)} 2
2015-11-23 01:14:15.282 01.GCD演練[2165:3634725] 并行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb3b86119d0>{number = 2, name = (null)} 1
2015-11-23 01:14:15.285 01.GCD演練[2165:3634729] 并行隊列 -- 異步任務 <NSThread: 0x7fb3b87011f0>{number = 6, name = (null)} 4

3.NSOperation & NSOperationQueue

雖然GCD的功能已經很強大了，但是它使用的API依然是C語言的。在某些時候，在面向對象的objective-c中使用起來非常的不方便和不安全。

所以蘋果公司把GCD中的操作抽象成NSOperation對象，把隊列抽象成NSOperationQueue對象。

抽象為NSOperation & NSOperationQueue以后的好處有一下幾點：

代碼風格統一了，我們不用在面向對象的objective-C中寫面對過程的C語言代碼了。
我們知道在GCD中操作的執行代碼都是寫在匿名的block里面，那么我們很難做到給操作設置依賴關系以及取消操作。這些功能都已經封裝到NSOperation對象里面了。^-^
NSOperationQueue對象比GCD中隊列更加的強大和靈活，比如：設置并發操作數量，取消隊列中所有操作。
NSOperation分為NSInvocationOperation和NSBlockOperation

NSInvocationOperation的使用

//首先定義一個NSOperationQueue對象NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@"這里可以穿參數"];[queue addOperation:op];//把操作加入隊列中即開始執行- (void)operationAction:(id)obj{  NSLog(@"%@ - obj : %@", [NSThread currentThread], obj);}

輸出為：

2015-11-23 02:55:19.067 多線程demo[2604:3686934] <NSThread: 0x7f9dfa443510>{number = 2, name = (null)} - obj : 這里可以穿參數
NSBlockOperation的使用

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[self operationAction:@"這是NSBlockOperation"];
}];
[queue addOperation:op];
輸出為：

2015-11-23 02:56:11.812 多線程demo[2617:3687872] <NSThread: 0x7fa983f10a50>{number = 2, name = (null)} - obj : 這是NSBlockOperation
設置依賴關系(執行順序)

    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@"op1"];
    NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(operationAction:) object:@"op2"];
    //op2在op1之后執行
    [op2 addDependency:op1];//這里需要注意，一定要在addOperation之前設置依賴關系

    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
輸出為：

2015-11-23 02:57:40.283 多線程demo[2661:3689737] <NSThread: 0x7fb663e132d0>{number = 2, name = (null)} - obj : op1
2015-11-23 02:57:40.284 多線程demo[2661:3689737] <NSThread: 0x7fb663e132d0>{number = 2, name = (null)} - obj : op2
沒有設置依賴關系的輸出：

2015-11-23 03:00:45.939 多線程demo[2709:3692307] <NSThread: 0x7fe951d0d8a0>{number = 2, name = (null)} - obj : op2
2015-11-23 03:00:45.939 多線程demo[2709:3692308] <NSThread: 0x7fe951c24720>{number = 3, name = (null)} - obj : op1
到這里你應該發現了，在NSOperation & NSOperationQueue中，我們不需要再像GCD那樣定義操作的類型和隊列的類型和控制操作的執行順序了，你只需要直接設定操作的執行順序就可以了。

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