OS X 和iOS 中的多線程技術（下）

上篇文章中介紹了 pthread 和 NSThread 兩種多線程的方式，本文將繼續(xù)介紹 GCD 和 NSOperation 這兩種方式。。

1.GCD

1.1 什么是GCD

GCD 全稱 Grand Central Dispatch，可譯為“牛逼的中樞調度器”
GCD 基于純 C 語言，內部封裝了強大的函數庫

1.2 使用 GCD 有什么優(yōu)勢

GCD 是蘋果公司為多核的并行運算提出的解決方案
GCD 會自動利用更多的CPU內核（如二核，四核）
GCD 會自動管理線程的生命周期（創(chuàng)建、調度、銷毀線程）
程序員只需要告訴 GCD 想要執(zhí)行什么任務，不需要編寫任何線程管理代碼

1.3 GCD 的使用

GCD 有兩個核心的概念
- 任務：需要執(zhí)行的操作
- 隊列：用來存放任務
GCD 的使用步驟
- 制定任務
- 將任務放入到隊列中，GCD會自動將隊列中的任務取出，放到對應的線程中執(zhí)行，隊列中的任務取出遵循 FIFO原則。(FIFO:先進先出，隊列原則)

GCD 中有兩個用來執(zhí)行任務的常用函數

同步方法執(zhí)行任務

    dispatch_sync(dispatch_queue_t  _Nonnull queue, ^(void)block)
    
    queue : 隊列
    Block : 任務

異步方法執(zhí)行任務

dispatch_async(dispatch_queue_t  _Nonnull queue, ^(void)block)

同步和異步的區(qū)別
- 同步 : 只能在當前的線程中執(zhí)行任務，不具備開啟新線程的能力
- 異步 : 可以在新的線程中執(zhí)行任務，具備開啟新線程的能力

1.4 隊列的類型

GCD 的隊列可以分為 2 大類

并發(fā)隊列（ Concurrent Dispatch Queue ）
- 可以讓多任務并發(fā)執(zhí)行，自動開啟多個線程同時執(zhí)行任務
- 并發(fā)功能只有在異步（dispatch_async）函數下才有效
串行隊列（ Serial Dispatch Queue ）
- 讓任務一個接一個地有序執(zhí)行（一個任務執(zhí)行完畢后才開始執(zhí)行下一個）

注意：同步、異步、并發(fā)、串行的區(qū)分

同步 和 異步 主要影響：能不能開啟新的線程
- 同步： 只是在當前線程中執(zhí)行任務，不具備開啟新線程的能力
- 異步： 可以在新的線程中執(zhí)行任務，具備開啟新縣城的能力
并發(fā) 和 串行 主要影響：任務的執(zhí)行方式
- 并發(fā) ： 多個任務并發(fā)執(zhí)行
- 串行： 多個任務一次順序執(zhí)行

1.5 GCD 的各種隊列的組合

異步函數 + 并發(fā)隊列：可以同時開啟多條線程

    // 1.獲得全局的并發(fā)隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.將任務加入隊列
    dispatch_async(queue, ^{
        for (NSInteger i = 0; i<10; i++) {
            NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        for (NSInteger i = 0; i<10; i++) {
            NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

同步函數 + 并發(fā)隊列：不會開啟新的線程

    // 1.獲得全局的并發(fā)隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.將任務加入隊列
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });

異步函數 + 串行隊列：會開啟新的線程，但是任務是串行的，執(zhí)行完一個任務，再執(zhí)行下一個任務

    // 1.創(chuàng)建串行隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.coder.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
//    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.coder.queue", NULL);
    
    // 2.將任務加入隊列
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });

異步函數 + 主隊列：只在主線程中執(zhí)行任務

    // 1.創(chuàng)建串行隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.coder.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    // 2.將任務加入隊列
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });

同步函數 + 主隊列：

    // 1.獲得主隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    // 2.將任務加入隊列
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });

各種隊列的執(zhí)行效果：

Snip20170620_1.png

注意：
使用 sync 函數往當前串行隊列中添加任務，會卡住當前的串行隊列

1.6 GCD 個線程之間通信

通常開辟子線程是為了執(zhí)行耗時操作。如下載圖片的等，使用 GCD 進行線程間通信非常方便，示例代碼如下：

// 子線程中下載網絡圖片 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 圖片的網絡路徑
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img.pconline.com.cn/images/photoblog/9/9/8/1/9981681/200910/11/1255259355826.jpg"];
        
        // 加載圖片
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        
        // 生成圖片
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        
        // 回到主線程
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
        });
    });

1.7 GCD 其他常用函數

阻隔執(zhí)行任務的函數

dispatch_barrier_sync(dispatch_queue_t  _Nonnull queue, ^(void)block)

// 此函數起一個阻隔任務執(zhí)行的作用， 它前面的任務執(zhí)行完之后它才執(zhí)行，等它執(zhí)行完后面的任務才能執(zhí)行

延遲執(zhí)行

// GCD 延遲執(zhí)行
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"run-----");
    });
    
// iOS 中其他方式的延遲執(zhí)行還有 
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];

和定時器
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:NO];

---------------- run  方法 -----------------
- (void)run
{
    NSLog(@"run-----");
}

一次性函數

一次性函數在整個程序運行中只會執(zhí)行一次

static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
   NSLog(@"------run-----");
   // 內部代碼默認是線程安全的
});

快速迭代函數（遍歷）

快速迭代行數，實際上在全局隊列中遍歷子線程執(zhí)行任務，用于顯著提高執(zhí)行效率。
案例：【文件假拷貝】，【App Store 所有App同時更新】讓每個任務都開子線程去并發(fā)執(zhí)行會充分利用CPU，提高效率。

// 本示例代碼是將 From 文件夾下的內容拷貝到 TO 文件夾下
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSString *from = @"/Users/xiaoyou/Desktop/From";
NSString *to = @"/Users/xiaoyou/Desktop/To";
    
NSFileManager *mgr = [NSFileManager defaultManager];
NSArray *subpaths = [mgr subpathsAtPath:from];
    
dispatch_apply(subpaths.count, queue, ^(size_t index) {
   NSString *subpath = subpaths[index];
   NSString *fromFullpath = [from stringByAppendingPathComponent:subpath];
   NSString *toFullpath = [to stringByAppendingPathComponent:subpath];
   // 剪切
   [mgr moveItemAtPath:fromFullpath toPath:toFullpath error:nil];
   
   NSLog(@"%@---%@", [NSThread currentThread], subpath);
});

GCD 隊列組

隊列組中的任務執(zhí)行完，組會受到一個通知，然后執(zhí)行最終的操作

// 1. 創(chuàng)建全局隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 2. 創(chuàng)建一個隊列組
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
// 任務 1.下載圖片1
dispatch_group_async(group, queue, ^{
   // 圖片的網絡路徑
   NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img.pconline.com.cn/images/photoblog/9/9/8/1/9981681/200910/11/1255259355826.jpg"];
   
   // 加載圖片
   NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
   
   // 生成圖片
   self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
});
    
// 任務 2.下載圖片2
dispatch_group_async(group, queue, ^{
   // 圖片的網絡路徑
   NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://pic38.nipic.com/20140228/5571398_215900721128_2.jpg"];
   
   // 加載圖片
   NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
   
   // 生成圖片
   self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
});
    
// 任務 3.將圖片1、圖片2合成一張新的圖片
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
   // 開啟新的圖形上下文
   UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(100, 100));
   
   // 繪制圖片
   [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 50, 100)];
   [self.image2 drawInRect:CGRectMake(50, 0, 50, 100)];
   
   // 取得上下文中的圖片
   UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
   
   // 結束上下文
   UIGraphicsEndImageContext();
   
   // 回到主線程顯示圖片
   dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
       // 4.將新圖片顯示出來 
       self.imageView.image = image;
   });
});

2. 使用 GCD 實現單例

2.1 單例模式

單例模式是開發(fā)過程中長期積累的一種編程習慣。

單例模式作用如下：

可以保證在程序運行過程中，一個類只有一個實例，而且該實例易于供外界訪問
方便控制實例的個數，節(jié)約系統(tǒng)資源

單例模式使用場合：

在整個應用中，共享一份資源（該資源只需要創(chuàng)建初始化1次，如Application，NSUserDefault 等）

2.2 單例模式的實現(純代碼)

在 .m 中保留一個全局的 static 實例

static id _instance;

重寫 allocWithZone: 方法，創(chuàng)建唯一實例

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    // 使用GCD一次性函數，保證線程安全
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [self allocWithZone:zone];
    });
    
    return _instance;
}

提供類方法，供外界使用

+ (instancetype)shareInstance{
    // 使用GCD一次性函數，保證線程安全
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    
    return _instance;
}

實現 copyWithZone: 方法

+ (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

2.3 單例模式的實現(宏)

從上面的實現中可以看到，單例的實現方式是一樣的，我們可以把它抽取成一個宏來實現，這樣更加方便使用.

如下是單例的宏實現，只需在對應的單例類中添加兩個對應的宏，就可輕松實現單例。

// .h文件
#define XMGSingletonH(name) + (instancetype)shared##name;

// .m文件
#define XMGSingletonM(name) \
static id _instance; \
 \
+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone \
{ \
    static dispatch_once_t onceToken; \
    dispatch_once(&onceToken, ^{ \
        _instance = [super allocWithZone:zone]; \
    }); \
    return _instance; \
} \
 \
+ (instancetype)shared##name \
{ \
    static dispatch_once_t onceToken; \
    dispatch_once(&onceToken, ^{ \
        _instance = [[self alloc] init]; \
    }); \
    return _instance; \
} \
 \
- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone \
{ \
    return _instance; \
}

思考：為什么不使用繼承？

繼承：看似可行，實際會有問題，程序中的GCD一次性代碼只會執(zhí)行一次，當第一次有子類 A 調用之后，再有子類 B 調用返回的直接是第一次調用 A 的實例，無法返回正確類型 B 單例

也就是說如果有 static 這樣的內部類對象不能用繼承。

3. NSOperation

3.1 NSOperation 簡介

NSOperation 是 OS X 和 iOS 開發(fā)中最后一種多線程實現方式，它是基于 GCD 的 OC 封裝，使用更加面向對象。

NSOperation 的作用
- 配合使用NSOperation 和 NSOperationQueue 實現多線程
NSOperation 和 NSOperationQueue 實現多線程的具體步驟
- 先將需要執(zhí)行的操作封裝到一個 NSOperation 對象中
- 然后將 NSOperation 對象添加到 NSOperationQueue 中
- 系統(tǒng)會自動將 NSOperationQueue 中的 NSOperation 取出來，并將封裝的操作放到一條新線程中執(zhí)行

3.2 NSOperation 的子類

NSOperation是個抽象類，并不具備封裝操作的能力，必須使用它的子類
使用NSOperation子類的方式有3種
- NSInvocationOperation
- NSBlockOperation
- 自定義子類繼承NSOperation，實現內部相應的方法

NSInvocationOperation

創(chuàng)建NSInvocationOperation對象

- (id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel object:(id)arg;

調用start方法開始執(zhí)行操作

- (void)start;

一旦執(zhí)行操作，就會調用target的sel方法

注意

默認情況下，調用了start方法后并不會開一條新線程去執(zhí)行操作，而是在當前線程同步執(zhí)行操作
只有將NSOperation放到一個NSOperationQueue中，才會異步執(zhí)行操作

NSBlockOperation

創(chuàng)建NSBlockOperation對象

+ (id)blockOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

通過addExecutionBlock:方法添加更多的操作

- (void)addExecutionBlock:(void (^)(void))block;

注意：

只要NSBlockOperation封裝的操作數 > 1，就會異步執(zhí)行操作

3.3 NSOperationQueue

NSOperationQueue的作用
- NSOperation可以調用start方法來執(zhí)行任務，但默認是同步執(zhí)行的
- 如果將NSOperation添加到NSOperationQueue（操作隊列）中，系統(tǒng)會自動異步執(zhí)行NSOperation中的操作
添加操作到NSOperationQueue中

- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

3.4 最大并發(fā)數

什么是并發(fā)數？
- 同時執(zhí)行的任務數
- 比如，同時開3個線程執(zhí)行3個任務，并發(fā)數就是3
最大并發(fā)數的相關方法

- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;

3.5 隊列的取消、暫停、恢復

取消隊列的所有操作

- (void)cancelAllOperations;

提示：也可以調用NSOperation的- (void)cancel方法取消單個操作

暫停和恢復隊列

- (void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暫停隊列，NO代表恢復隊列
- (BOOL)isSuspended;

3.6 操作依賴

NSOperation之間可以設置依賴來保證執(zhí)行順序
- 比如一定要讓操作A執(zhí)行完后，才能執(zhí)行操作B，可以這么寫

[operationB addDependency:operationA]; // 操作B依賴于操作A

可以在不同queue的NSOperation之間創(chuàng)建依賴關系（如圖）

Snip20170621_1.png

注意：
不能相互依賴，比如A依賴B，B依賴A

3.7 操作的監(jiān)聽

可以監(jiān)聽一個操作的執(zhí)行完畢

- (void (^)(void))completionBlock;
- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;

3.8 自定義NSOperation

自定義NSOperation的步驟很簡單

重寫- (void)main方法，在里面實現想執(zhí)行的任務
重寫- (void)main方法的注意點
- 自己創(chuàng)建自動釋放池（因為如果是異步操作，無法訪問主線程的自動釋放池）
- 經常通過- (BOOL)isCancelled方法檢測操作是否被取消，對取消做出響應

蘋果建議：應該對自定義的 Operation 中的執(zhí)行完一個耗時操作，應該手動調用一下 isCancelled 方法查看是不是已經取消并做對應的操作

/**
 * 需要執(zhí)行的任務
 */
- (void)main
{
    for (NSInteger i = 0; i<1000; i++) {
        NSLog(@"download1 -%zd-- %@", i, [NSThread currentThread]);
    }
    if (self.isCancelled) return;
    
    for (NSInteger i = 0; i<1000; i++) {
        NSLog(@"download2 -%zd-- %@", i, [NSThread currentThread]);
    }
    if (self.isCancelled) return;
    
    for (NSInteger i = 0; i<1000; i++) {
        NSLog(@"download3 -%zd-- %@", i, [NSThread currentThread]);
    }
    if (self.isCancelled) return;
}

3.9 NSOperation 線程間通信

此處依舊以下載并合成一張圖片為例，只需開啟兩個子線程分別下載image，第三個線程為合并操作，然后添加線程依賴。并放到隊列中

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

__block UIImage *image1 = nil;
// 下載圖片1
NSBlockOperation *download1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
   
   // 圖片的網絡路徑
   NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img.pconline.com.cn/images/photoblog/9/9/8/1/9981681/200910/11/1255259355826.jpg"];
   
   // 加載圖片
   NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
   
   // 生成圖片
   image1 = [UIImage imageWithData:data];
}];
    
__block UIImage *image2 = nil;
// 下載圖片2
NSBlockOperation *download2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
   
   // 圖片的網絡路徑
   NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://pic38.nipic.com/20140228/5571398_215900721128_2.jpg"];

   
   // 加載圖片
   NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
   
   // 生成圖片
   image2 = [UIImage imageWithData:data];
}];
    
// 合成圖片
NSBlockOperation *combine = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
   // 開啟新的圖形上下文
   UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(100, 100));
   
   // 繪制圖片
   [image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 50, 100)];
   image1 = nil;
   
   [image2 drawInRect:CGRectMake(50, 0, 50, 100)];
   image2 = nil;
   
   // 取得上下文中的圖片
   UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
   
   // 結束上下文
   UIGraphicsEndImageContext();
   
   // 回到主線程
   [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
       self.imageView.image = image;
   }];
}];
[combine addDependency:download1];
[combine addDependency:download2];
    
[queue addOperation:download1];
[queue addOperation:download2];
[queue addOperation:combine];

簡單的，只有下載圖片然后放到主線程展示的線程通信如下：

[[[NSOperationQueue alloc] init] addOperationWithBlock:^{
   // 圖片的網絡路徑
  NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://img.pconline.com.cn/images/photoblog/9/9/8/1/9981681/200910/11/1255259355826.jpg"];
     
   
   // 加載圖片
   NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
   
   // 生成圖片
   UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
   
   // 回到主線程
   [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
       self.imageView.image = image;
   }];
}];

4 小結

本文主要講解了 GCD 和 NSOperation 兩種多線程的創(chuàng)建和使用方式。加上上篇文章共有 pthread 、 NSThread 、 GCD 和 NSOperation 四種多線程方案，實際使用中需要根據項目需求靈活使用。

色偷偷精品伊人,欧洲久久精品,欧美综合婷婷骚逼,国产AV主播,国产最新探花在线,九色在线视频一区,伊人大交九欧美,1769亚洲,黄色成人av

OS X 和iOS 中的多線程技術（下）