底層原理一: (OC 本質(zhì)、KVC、KVO、Category、Block)
底層原理二: (Runtime、Runloop)
底層原理三 : (多線程、內(nèi)存管理)
底層原理四 : (性能優(yōu)化、架構(gòu))
底層原理五 : (面試題目整理)
十四. 多線程
14.1 ios 多線程方案
pthread / NSThread /GCD /NSOperation
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14.2GCD的常用函數(shù)
GCD中有2個(gè)用來執(zhí)行任務(wù)的函數(shù)
用同步的方式執(zhí)行任務(wù)
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
queue：隊(duì)列
block：任務(wù)
用異步的方式執(zhí)行任務(wù)
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
GCD源碼：https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch
14.3 GCD的隊(duì)列
GCD的隊(duì)列可以分為2大類型
并發(fā)隊(duì)列（Concurrent Dispatch Queue）
可以讓多個(gè)任務(wù)并發(fā)（同時(shí)）執(zhí)行（自動(dòng)開啟多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行任務(wù)）
并發(fā)功能只有在異步（dispatch_async）函數(shù)下才有效
串行隊(duì)列（Serial Dispatch Queue）
讓任務(wù)一個(gè)接著一個(gè)地執(zhí)行（一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)）
14.4 容易混淆的術(shù)語
有4個(gè)術(shù)語比較容易混淆：同步、異步、并發(fā)、串行
同步和異步主要影響：能不能開啟新的線程
同步：在當(dāng)前線程中執(zhí)行任務(wù)，不具備開啟新線程的能力
異步：在新的線程中執(zhí)行任務(wù)，具備開啟新線程的能力
并發(fā)和串行主要影響：任務(wù)的執(zhí)行方式
并發(fā)：多個(gè)任務(wù)并發(fā)（同時(shí)）執(zhí)行
串行：一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)
14.5 各種隊(duì)列的執(zhí)行效果
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14.6 GCD隊(duì)列組的使用
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14.7 多線程的安全隱患
資源共享
1塊資源可能會(huì)被多個(gè)線程共享，也就是多個(gè)線程可能會(huì)訪問同一塊資源
比如多個(gè)線程訪問同一個(gè)對象、同一個(gè)變量、同一個(gè)文件
當(dāng)多個(gè)線程訪問同一塊資源時(shí)，很容易引發(fā)數(shù)據(jù)錯(cuò)亂和數(shù)據(jù)安全問題
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14.8 多線程安全隱患的解決方案
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14.9 iOS中的線程同步方案 線程安全.線程鎖
解決方案: 使用線程同步技術(shù)(同步,就是協(xié)同步調(diào),按預(yù)定的先后次序進(jìn)行)
常見線程同步技術(shù): 加鎖
OSSpinLock
os_unfair_lock
pthread_mutex
dispatch_semaphore
dispatch_queue(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
NSLock
NSRecursiveLock
NSCondition
NSConditionLock
@synchronized
14.10 OSSpinLock (自旋鎖) 不安全
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14.11 OSUnfairLock (互斥鎖) 運(yùn)行效率最高
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14.12 pthread_mutex
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mutex 互斥鎖,等待鎖的線程會(huì)處于休眠狀態(tài)
14.13 NSLock、NSRecursiveLock
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14.14 NSCondition
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14.15 dispatch_queue (SerialQueue)
使用GCD串行隊(duì)列,實(shí)現(xiàn)同步
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14.16 dispatch_semaphore (信號(hào)量) 可以用于控制最大并發(fā)數(shù)量
semaphore叫做”信號(hào)量”
信號(hào)量的初始值，可以用來控制線程并發(fā)訪問的最大數(shù)量
信號(hào)量的初始值為1，代表同時(shí)只允許1條線程訪問資源，保證線程同步
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14.17 @synchronized (互斥鎖)
@synchronized是對mutex遞歸鎖的封裝
源碼查看：objc4中的objc-sync.mm文件
@synchronized(obj)內(nèi)部會(huì)生成obj對應(yīng)的遞歸鎖，然后進(jìn)行加鎖、解鎖操作
14.18 iOS線程同步方案性能比較
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os_unfair_lock ios10 開始
OSSpanLock ios10 廢棄
dispatch_semaphore
dispatch_mutex
dispatch_queue 串行
NSLock 對 mutex 封裝
@synchronized 最差
14.19 自旋鎖、互斥鎖比較
什么情況使用自旋鎖比較劃算？
預(yù)計(jì)線程等待鎖的時(shí)間很短
加鎖的代碼（臨界區(qū)）經(jīng)常被調(diào)用，但競爭情況很少發(fā)生
CPU資源不緊張
多核處理器
什么情況使用互斥鎖比較劃算？
預(yù)計(jì)線程等待鎖的時(shí)間較長
單核處理器
臨界區(qū)有IO操作
臨界區(qū)代碼復(fù)雜或者循環(huán)量大
臨界區(qū)競爭非常激烈
14.20 Atomic 和 Noatomic
atomic用于保證屬性setter、getter的原子性操作，相當(dāng)于在getter和setter內(nèi)部加了線程同步的鎖
可以參考源碼objc4的objc-accessors.mm
它并不能保證使用屬性的過程是線程安全的
14.21 多線程 讀寫線程安全方案
思考如何實(shí)現(xiàn)以下場景
同一時(shí)間，只能有1個(gè)線程進(jìn)行寫的操作
同一時(shí)間，允許有多個(gè)線程進(jìn)行讀的操作
同一時(shí)間，不允許既有寫的操作，又有讀的操作
上面的場景就是典型的“多讀單寫”，經(jīng)常用于文件等數(shù)據(jù)的讀寫操作，iOS中的實(shí)現(xiàn)方案有
pthread_rwlock：讀寫鎖
dispatch_barrier_async：異步柵欄調(diào)用
14.22 pthread_rwlock
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14.23 dispatch_barrier_async
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十五. 內(nèi)存管理
15.1 CADisplayLink、NSTimer使用注意
CADisplayLink 保證調(diào)用頻率和刷幀頻率一直,60FPS, 不用設(shè)置時(shí)間間隔,每秒鐘60次
可以使用 proxy 代理解決循環(huán)引用
CADisplayLink、NSTimer會(huì)對target產(chǎn)生強(qiáng)引用，如果target又對它們產(chǎn)生強(qiáng)引用，那么就會(huì)引發(fā)循環(huán)引用
解決方案1.使用block
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解決方案2.使用代理對象（NSProxy）
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15.2 NSProxy 也屬于基類
代理,用于解決循環(huán)引用,,用于消息轉(zhuǎn)發(fā),不會(huì)在父類查找方法
NSObject 和 NSProxy 區(qū)別
15.3 GCD定時(shí)器
NSTimer依賴于RunLoop，如果RunLoop的任務(wù)過于繁重，可能會(huì)導(dǎo)致NSTimer不準(zhǔn)時(shí)
而GCD的定時(shí)器會(huì)更加準(zhǔn)時(shí),GCD定時(shí)器,不依賴 Runloop ,會(huì)很準(zhǔn)時(shí),依賴內(nèi)核
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15.4 iOS 程序的內(nèi)存布局
低地址-> 高地址
保留->代碼段->數(shù)據(jù)段(字符串常量,已初始化全局?jǐn)?shù)據(jù),未初始化數(shù)據(jù))>堆->棧內(nèi)存-> 內(nèi)核區(qū)域
代碼段: 編譯之后的代碼
數(shù)據(jù)段: 字符串常量,已經(jīng)初始化的全局變量,或者靜態(tài)變量,未初始化的全局變量,靜態(tài)變量
堆 (低>高) 通過 alloc malloc calloc 動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存
棧 (高地址 從 低地址) 函數(shù)調(diào)用開銷()
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//main.cpp
int a = 0; 全局初始化區(qū)
char *p1; 全局未初始化區(qū)
main() {
int b; 棧
char s[] = "abc"; 棧
char *p2; 棧
char *p3 = "123456"; 123456\0在常量區(qū)，p3在棧上。
static int c =0； 全局（靜態(tài)）初始化區(qū)
p1 = (char *)malloc(10);
p2 = (char *)malloc(20);
分配得來得10和20字節(jié)的區(qū)域就在堆區(qū)。
strcpy(p1, "123456"); 123456\0放在常量區(qū)，編譯器可能會(huì)將它與p3所指向的"123456"優(yōu)化成一個(gè)地方。
}
15.5 Tagged Pointer
從64bit開始，iOS引入了Tagged Pointer技術(shù)，用于優(yōu)化NSNumber、NSDate、NSString等小對象的存儲(chǔ)
在沒有使用Tagged Pointer之前， NSNumber等對象需要?jiǎng)討B(tài)分配內(nèi)存、維護(hù)引用計(jì)數(shù)等，NSNumber指針存儲(chǔ)的是堆中NSNumber對象的地址值
使用Tagged Pointer之后，NSNumber指針里面存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)變成了：Tag + Data，也就是將數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)在了指針中
當(dāng)指針不夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，才會(huì)使用動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)
objc_msgSend能識(shí)別Tagged Pointer，比如NSNumber的intValue方法，直接從指針提取數(shù)據(jù)，節(jié)省了以前的調(diào)用開銷
如何判斷一個(gè)指針是否為Tagged Pointer？
iOS平臺(tái)，最高有效位是1（第64bit）
Mac平臺(tái)，最低有效位是1
判斷是否為Tagged Pointer
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15.6 OC對象的內(nèi)存管理
在iOS中，使用引用計(jì)數(shù)來管理OC對象的內(nèi)存
一個(gè)新創(chuàng)建的OC對象引用計(jì)數(shù)默認(rèn)是1，當(dāng)引用計(jì)數(shù)減為0，OC對象就會(huì)銷毀，釋放其占用的內(nèi)存空間
調(diào)用retain會(huì)讓OC對象的引用計(jì)數(shù)+1，調(diào)用release會(huì)讓OC對象的引用計(jì)數(shù)-1
內(nèi)存管理的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
當(dāng)調(diào)用alloc、new、copy、mutableCopy方法返回了一個(gè)對象，在不需要這個(gè)對象時(shí)，要調(diào)用release或者autorelease來釋放它
想擁有某個(gè)對象，就讓它的引用計(jì)數(shù)+1；不想再擁有某個(gè)對象，就讓它的引用計(jì)數(shù)-1
可以通過以下私有函數(shù)來查看自動(dòng)釋放池的情況
extern void _objc_autoreleasePoolPrint(void);
15.7 copy和mutableCopy
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15.8 引用計(jì)數(shù)器的存儲(chǔ) retaincount
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15.9 dealloc
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15.10 autoreleasePool 自動(dòng)釋放池
自動(dòng)釋放池的主要底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是：__AtAutoreleasePool、AutoreleasePoolPage
調(diào)用了autorelease的對象最終都是通過AutoreleasePoolPage對象來管理的
源碼分析
-clang重寫@autoreleasepool
-objc4源碼：NSObject.mm
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15.11 AutoreleasePoolPage的結(jié)構(gòu)
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調(diào)用push方法會(huì)將一個(gè)POOL_BOUNDARY入棧，并且返回其存放的內(nèi)存地址
調(diào)用pop方法時(shí)傳入一個(gè)POOL_BOUNDARY的內(nèi)存地址，會(huì)從最后一個(gè)入棧的對象開始發(fā)送release消息，直到遇到這個(gè)POOL_BOUNDARY
id *next指向了下一個(gè)能存放autorelease對象地址的區(qū)域
15.12 runloop 和 autoreleasePool
iOS在主線程的Runloop中注冊了2個(gè)Observer
-第1個(gè)Observer監(jiān)聽了kCFRunLoopEntry事件，會(huì)調(diào)用objc_autoreleasePoolPush()
-第2個(gè)Observer
監(jiān)聽了kCFRunLoopBeforeWaiting事件，會(huì)調(diào)用objc_autoreleasePoolPop()、objc_autoreleasePoolPush()
監(jiān)聽了kCFRunLoopBeforeExit事件，會(huì)調(diào)用objc_autoreleasePoolPop()
