多線程是程序開發(fā)中非?；A(chǔ)的一個概念，大家在開發(fā)過程中應(yīng)該或多或少用過相關(guān)的東西。同時這恰恰又是一個比較棘手的概念，一切跟多線程掛鉤的東西都會變得復(fù)雜。如果使用過程中對多線程不夠熟悉，很可能會埋下一些難以預(yù)料的坑。
iOS中的多線程技術(shù)主要有NSThread, GCD和NSOperation。他們的封裝層次依次遞增，其中
- NSThread封裝性最差，最偏向于底層，主要基于thread使用
- GCD是基于C的API，直接使用比較方便，主要基于task使用
- NSOperation是基于GCD封裝的NSObject對象，對于復(fù)雜的多線程項目使用比較方便，主要基于隊列使用
這篇文章是這個多線程系列的第一篇，主要介紹NSThread, NSThread是上面三項技術(shù)中唯一基于thread的，每一個NSThread對象代表著一個線程，理解NSThread更有利于理解多線程的含義
多線程的概念
曾經(jīng)面試的時候被問到過什么是線程和進(jìn)程？當(dāng)時感覺自己似乎知道這是什么東西，但是比劃了半天就是說不上來
根據(jù)Apple官方的定義：
The term thread is used to refer to a separate path of execution for code.
The term process is used to refer to a running executable, which can encompass multiple threads.
- 線程用于指代一個獨立執(zhí)行的代碼路徑
- 進(jìn)程用于指代一個可執(zhí)行程序，他可以包含多個線程
當(dāng)一個可執(zhí)行程序中擁有多個獨立執(zhí)行的代碼路徑的時候，這就叫做多線程
NSThread API
線程創(chuàng)建
對于NSThread來說，每一個對象就代表著一個線程，NSThread提供了2種創(chuàng)建線程的方法:
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(nullable id)argument;
- (instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(nullable id)argument NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- detach方法直接創(chuàng)建并啟動一個線程去Selector，由于沒有返回值，如果需要獲取新創(chuàng)建的Thread，需要在執(zhí)行的Selector中調(diào)用
-[NSThread currentThread]獲取 - init方法初始化線程并返回，線程的入口函數(shù)由Selector傳入。線程創(chuàng)建出來之后需要手動調(diào)用
-start方法啟動
線程操作
創(chuàng)建好線程之后當(dāng)然需要對線程進(jìn)行操作，NSThread給線程提供的主要操作方法有啟動，睡眠，取消，退出
啟動
我們使用init方法將線程創(chuàng)建出來之后，線程并不會立即運行，只有我們手動調(diào)用-start方法才會啟動線程
- (void)start NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
這里要注意的是：部分線程屬性需要在啟動前設(shè)置，線程啟動之后再設(shè)置會無效。如qualityOfService屬性
睡眠
NSThread提供了2個讓線程睡眠的方法，一個是根據(jù)NSDate傳入睡眠時間，一個是直接傳入NSTimeInterval
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;
看到sleepUntilDate:大家可能會想起runloop的runUntilDate:。他們都有阻塞線程的效果，但是阻塞之后的行為又有不一樣的地方，使用的時候，我們需要根據(jù)具體需求選擇合適的API。
-
sleepUntilDate:相當(dāng)于執(zhí)行一個sleep的任務(wù)。在執(zhí)行過程中，即使有其他任務(wù)傳入runloop，runloop也不會立即響應(yīng)，必須sleep任務(wù)完成之后，才會響應(yīng)其他任務(wù) -
runUntilDate:雖然會阻塞線程，阻塞過程中并不妨礙新任務(wù)的執(zhí)行。當(dāng)有新任務(wù)的時候，會先執(zhí)行接收到的新任務(wù)，新任務(wù)執(zhí)行完之后，如果時間到了，再繼續(xù)執(zhí)行runUntilDate:之后的代碼
取消
對于線程的取消，NSThread提供了一個取消的方法和一個屬性
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- (void)cancel NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
不過大家千萬不要被它的名字迷惑，調(diào)用-cancel方法并不會立刻取消線程，它僅僅是將cancelled屬性設(shè)置為YES。cancelled也僅僅是一個用于記錄狀態(tài)的屬性。線程取消的功能需要我們在main函數(shù)中自己實現(xiàn)
要實現(xiàn)取消的功能，我們需要自己在線程的main函數(shù)中定期檢查isCancelled狀態(tài)來判斷線程是否需要退出，當(dāng)isCancelled為YES的時候，我們手動退出。如果我們沒有在main函數(shù)中檢查isCancelled狀態(tài)，那么調(diào)用-cancel將沒有任何意義
退出
與充滿不確定性的-cancel相比，-exit函數(shù)可以讓線程立即退出。
+ (void)exit;
-exit屬于核彈級別終極API，調(diào)用之后會立即終止線程，即使任務(wù)還沒有執(zhí)行完成也會中斷。這就非常有可能導(dǎo)致內(nèi)存泄露等嚴(yán)重問題，所以一般不推薦使用。
對于有runloop的線程，可以使用
CFRunLoopStop()結(jié)束runloop配合-cancel結(jié)束線程[2016.1.19更新]
感謝@NSHYJ的提醒。runloop啟動的方法中run和runUntilDate:都無法使用CFRunLoopStop()退出，只有runMode:beforeDate:可以響應(yīng)CFRunLoopStop()，所以要想使用CFRunLoopStop()退出runloop，必須使用runMode:beforeDate:啟動
線程通訊
線程準(zhǔn)備好之后，經(jīng)常需要從主線程把耗時的任務(wù)丟給輔助線程，當(dāng)任務(wù)完成之后輔助線程再把結(jié)果傳回主線程傳，這些線程通訊一般用的都是perform方法
//①
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array;
//②
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
//③
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString *> *)array NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
//④
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- ①：將selector丟給主線程執(zhí)行，可以指定runloop mode
- ②：將selector丟給主線程執(zhí)行，runloop mode默認(rèn)為common mode
- ③：將selector丟個指定線程執(zhí)行，可以指定runloop mode
- ④：將selector丟個指定線程執(zhí)行，runloop mode默認(rèn)為default mode
所以我們一般用③④方法將任務(wù)丟給輔助線程，任務(wù)執(zhí)行完成之后再使用①②方法將結(jié)果傳回主線程。
注意：perform方法只對擁有runloop的線程有效，如果創(chuàng)建的線程沒有添加runloop，perform的selector將無法執(zhí)行。
線程優(yōu)先級
每個線程的緊急程度是不一樣的，有的線程中任務(wù)你也許希望盡快執(zhí)行，有的線程中任務(wù)也許并不是那么緊急，所以線程需要有優(yōu)先級。優(yōu)先級高線程中的任務(wù)會比優(yōu)先級低的線程先執(zhí)行
NSThread有4個優(yōu)先級的API
+ (double)threadPriority;
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
@property double threadPriority NS_AVAILABLE(10_6, 4_0); // To be deprecated; use qualityOfService below
@property NSQualityOfService qualityOfService NS_AVAILABLE(10_10, 8_0); // read-only after the thread is started
- 前2個是類方法，用于設(shè)置和獲取當(dāng)前線程的優(yōu)先級
- threadPriority屬性可以通過對象設(shè)置和獲取優(yōu)先級
- 由于線程優(yōu)先級是一個比較抽線的東西，沒人能知道0.5和0.6到底有多大區(qū)別，所以iOS8之后新增了qualityOfService枚舉屬性，大家可以通過枚舉值設(shè)置優(yōu)先級
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSQualityOfService) {
NSQualityOfServiceUserInteractive = 0x21,
NSQualityOfServiceUserInitiated = 0x19,
NSQualityOfServiceDefault = -1
NSQualityOfServiceUtility = 0x11,
NSQualityOfServiceBackground = 0x09,
}
NSQualityOfService主要有5個枚舉值，優(yōu)先級別從高到低排布：
- NSQualityOfServiceUserInteractive：最高優(yōu)先級，主要用于提供交互UI的操作，比如處理點擊事件，繪制圖像到屏幕上
- NSQualityOfServiceUserInitiated：次高優(yōu)先級，主要用于執(zhí)行需要立即返回的任務(wù)
- NSQualityOfServiceDefault：默認(rèn)優(yōu)先級，當(dāng)沒有設(shè)置優(yōu)先級的時候，線程默認(rèn)優(yōu)先級
- NSQualityOfServiceUtility：普通優(yōu)先級，主要用于不需要立即返回的任務(wù)
- NSQualityOfServiceBackground：后臺優(yōu)先級，用于完全不緊急的任務(wù)
一般主線程和沒有設(shè)置優(yōu)先級的線程都是默認(rèn)優(yōu)先級
主線程和當(dāng)前線程
NSThread也提供了非常方便的獲取和判斷主線程的API
@property (readonly) BOOL isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
+ (BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // reports whether current thread is main
+ (NSThread *)mainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);
- isMainThread：判斷當(dāng)前線程是否是主線程
- mainThread：獲取主線程的thread
除了獲取主線程，我們也可以使用-currentThread獲取當(dāng)前線程
+ (NSThread *)currentThread;
線程通知
NSThread有三個線程相關(guān)的通知
NSString * const NSWillBecomeMultiThreadedNotification;
NSString * const NSDidBecomeSingleThreadedNotification;
NSString * const NSThreadWillExitNotification;
- NSWillBecomeMultiThreadedNotification：由當(dāng)前線程派生出第一個其他線程時發(fā)送，一般一個線程只發(fā)送一次
- NSDidBecomeSingleThreadedNotification：這個通知目前沒有實際意義，可以忽略
- NSThreadWillExitNotification線程退出之前發(fā)送這個通知
NSThread實例
只看API畢竟比較抽象，下面我用一個例子給大家展示NSThread的使用方法
線程創(chuàng)建
我們首先來創(chuàng)建一個線程，并用self.thread持有，以便后面操作線程和線程通訊使用
self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadMain) object:nil]; // ①創(chuàng)建線程
self.thread.qualityOfService = NSQualityOfServiceDefault; //②設(shè)置線程優(yōu)先級
[self.thread start]; //③啟動線程
- ①：創(chuàng)建線程，并指定入口main函數(shù)為
-threadMain - ②：設(shè)置線程的優(yōu)先級，qualityOfService屬性必須在線程啟動之前設(shè)置，啟動之后將無法再設(shè)置
- ③：調(diào)用
start方法啟動線程。
由于線程的創(chuàng)建和銷毀非常消耗性能，大多情況下，我們需要復(fù)用一個長期運行的線程來執(zhí)行任務(wù)。
在線程啟動之后會首先執(zhí)行-threadMain，正常情況下threadMain方法執(zhí)行結(jié)束之后，線程就會退出。為了線程可以長期復(fù)用接收消息，我們需要在threadMain中給thread添加runloop
- (void)threadMain {
[[NSThread currentThread] setName:@"myThread"]; // ①給線程設(shè)置名字
NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop]; // ②給線程添加runloop
[runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode]; //③給runloop添加數(shù)據(jù)源
while (![[NSThread currentThread] isCancelled]) { //④：檢查isCancelled
[runLoop runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:10]]; //⑤啟動runloop
}
}
- ①：設(shè)置線程的名字，這一步不是必須的，主要是為了debug的時候更方便，可以直接看出這是哪個線程
- ②：自定義的線程默認(rèn)是沒有runloop的，調(diào)用
-currentRunLoop，方法內(nèi)部會為線程創(chuàng)建runloop - ③：如果沒有數(shù)據(jù)源，runloop會在啟動之后會立刻退出。所以需要給runloop添加一個數(shù)據(jù)源，這里添加的是NSPort數(shù)據(jù)源
- ④：定期檢查isCancelled，當(dāng)外部調(diào)用
-cancel方法將isCancelled置為YES的時候，線程可以退出 - ⑤：啟動runloop
線程通訊
線程創(chuàng)建好了之后我們就可以給線程丟任務(wù)了，當(dāng)我們有一個需要比較耗時的任務(wù)的時候，我們可以調(diào)用perform方法將task丟給這個線程。
[self performSelector:@selector(threadTask) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO]
結(jié)束線程
當(dāng)我們想要結(jié)束線程的時候，我們可以使用CFRunLoopStop()配合-cancel來結(jié)束線程。
- (void)cancelThread
{
[[NSThread currentThread] cancel];
CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}
不過這個方法必須在self.thread線程下調(diào)用。如果當(dāng)前是主線程?？梢詐erform到self.thread下調(diào)用這個方法結(jié)束線程
Extension
- runloop相關(guān)知識可以閱讀ibireme的深入理解RunLoop
- NSThread使用實例可以閱讀AFNetWroking 2的源碼
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