所謂多線程（multithreading），是指從軟件或者硬件上實現多個線程并發(fā)執(zhí)行的技術。具有多線程能力的計算機因有硬件支持而能夠在同一時間執(zhí)行多于一個線程，進而提升整體處理性能。

多線程的基本概念

• 進程：可以理解為系統中正在運行的一個應用程序的實例，這個實例通過Process ID（進程ID，PID）進行唯一標識。同一個可執(zhí)行文件可以并發(fā)地啟動多個實例，但是每個實例的PID是不同的。
• 線程：是現代操作系統操作的基本單元，線程只不過是一組寄存器的狀態(tài)，一個進程可以存在多個線程。一個進程中的所有線程都共享虛擬內存空間、文件描述符和各種句柄。
• 同步：在當前線程中執(zhí)行任務，不具備開啟線程的能力。
• 異步：在新的線程中執(zhí)行任務，具備開啟新線程的能力。
• 串行：執(zhí)行任務時，一個任務的執(zhí)行必須等到前一個的任務完成。
• 并行：執(zhí)行任務時，可以同時執(zhí)行多個任務。
• 主線程：在運行之后，會默認開啟一條線程，稱為“主線程”或“UI線程”，主線程是串行的。主線程的主要作用：顯示/刷新UI界面，處理UI事件（比如點擊事件、滾動事件、拖拽事件），這里需要注意的是：不要將耗時操作放在主線程。
• 子線程：主線程以外的線程。子線程的作用：主要是執(zhí)行耗時操作。

多線程的原理

我們知道，在同一時間內，CPU只能處理一條線程，即只有一條線程在執(zhí)行。多線程的并發(fā)執(zhí)行，就是CPU在多條線程之間實現快速的調度（切換），使得看起來就好像是一起在執(zhí)行。

使用多線程可以適當提高程序的執(zhí)行效率以及資源利用率（CPU、內存利用率），但是開啟線程需要占用一定的內存空間（默認情況下，主線程占用1M，子線程占用512KB），如果開啟大量的線程，就會占用大量的內存空間，降低程序的性能。隨著線程數量越多，CPU在調度線程上的開銷就越大。

線程的狀態(tài)與生命周期

線程的生命周期要經過新建、就緒、運行、阻塞和死亡5種狀態(tài)。當創(chuàng)建線程并啟動以后，它并不是一啟動就進入了運行狀態(tài)。尤其是當線程啟動以后，它不可能一直"霸占"著CPU獨自運行，CPU需要在多條線程之間切換，所以線程狀態(tài)會在運行、阻塞之間多次切換。
如圖：

thread_life_cycle.png

多線程實現技術

多線程安全隱患

資源共享問題：一塊資源有可能會被多個線程共享，即多個線程同時訪問一個資源。想要解決資源的話，就需要加鎖。加鎖可以保證當一個線程正在對一塊資源進行寫操作的時候，這時候是不允許其他的線程對該資源進行訪問，只有當該線程訪問結束后，其他線程才能按順序進行訪問。

以賣票問題為例，代碼如下：

@interface Multithread()

@property (nonatomic, strong) NSThread *thread1;
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread2;
@property (nonatomic, strong) NSThread *thread3;

@property (nonatomic, assign) NSInteger ticketCount;

@end

@implementation Multithread

- (instancetype)init {
    if (self = [super init]) {
        self.thread1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(_sellTickets) object:nil];
        self.thread1.name = @"thread1";
        
        self.thread2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(_sellTickets) object:nil];
        self.thread2.name = @"thread2";
        
        self.thread3 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(_sellTickets) object:nil];
        self.thread3.name = @"thread3";
        
        self.ticketCount = 100;
    }
    
    return self;
}

- (void)begin {
    [self.thread1 start];
    [self.thread2 start];
    [self.thread3 start];
}

- (void)_sellTickets {
    while (self.ticketCount > 0) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:1];
            
            if (self.ticketCount > 0) {
                self.ticketCount --;
                NSLog(@"%@買了一張票，還有%ld", [NSThread currentThread].name, self.ticketCount);
            }
    }
}

@end

打印出來的結果：

1.jpg

從上面可以看出打印的余票數據出現錯誤。

解決方法：

1.互斥鎖（同步鎖）：

- (void)_sellTickets {
    while (self.ticketCount > 0) {
        @synchronized(self) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:1];
            
            if (self.ticketCount > 0) {
                self.ticketCount --;
                NSLog(@"%@買了一張票，還有%ld", [NSThread currentThread].name, self.ticketCount);
            }
        }
    }
}

當有線程在執(zhí)行代碼的時候，執(zhí)行體也就是代碼塊就會被加鎖，等這個線程處理完成后，下一個線程才能使用，相當于將并行改成了串行，另外互斥鎖在保護單例的時候可以使用。它的缺點就是消耗性能。

2.NSLock

- (void)_sellTickets {
    while (self.ticketCount > 0) {
        [self.lock lock];
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        
        if (self.ticketCount > 0) {
            self.ticketCount --;
            NSLog(@"%@買了一張票，還有%ld", [NSThread currentThread].name, self.ticketCount);
        }
        [self.lock unlock];
    }
}