iOS中有關(guān)多線程和線程安全的基礎(chǔ)知識

1. 多線程技術(shù)

1). NSThread :
1. 使用NSThread對象建立一個(gè)線程非常方便;
2. 但是!要使用NSThread管理多個(gè)線程非常困難,不推薦使用;
3. 技巧!使用[NSThread currentThread]跟蹤任務(wù)所在線程,適用于這三種技術(shù).

NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(threadRun) object:nil];
    [thread setName:@"first"];
    [thread start];

2). NSOperation:
1.提供了一些在GCD中不容易實(shí)現(xiàn)的特性,如:限制最大并發(fā)數(shù)量,操作之間的依賴關(guān)系.
2.NSOperation有狀態(tài)返回,能控制其取消等操作,推薦使用多線程的時(shí)候用這種方式,靈活


   NSInvocationOperation *invocationOperation = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(runInvocationOperation) object:nil];
    [invocationOperation setQueuePriority:NSOperationQueuePriorityVeryHigh];
    
    
    NSInvocationOperation *invocationOperation1 = [[NSInvocationOperation alloc]initWithTarget:self selector:@selector(runInvocationOperation) object:nil];
    [invocationOperation1 setQueuePriority:NSOperationQueuePriorityLow];
    [invocationOperation1 addDependency:invocationOperation];//增加依賴,某個(gè)任務(wù)完成,才開始這個(gè)任務(wù)
    [invocationOperation cancel];//取消動作
    [invocationOperation start];//開始動作
    BOOL isExe = invocationOperation.isExecuting;//是否執(zhí)行中
    BOOL isFinish = invocationOperation.isFinished;//是否結(jié)束了
    
    self.queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    [self.queue setMaxConcurrentOperationCount:2];
    [self.queue addOperation:invocationOperation];
    [self.queue addOperation:invocationOperation1];

3). GCD

  1. 操作使用Blocks定義;
  2. 隊(duì)列負(fù)責(zé)調(diào)度任務(wù)執(zhí)行所在的線程以及具體的執(zhí)行時(shí)間;
  3. 隊(duì)列的特點(diǎn)是先進(jìn)先出(FIFO)的,新添加至隊(duì)列的操作都會排在隊(duì)尾.
  4. 簡單用法:

    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.cc", nil);//串行分發(fā)隊(duì)列
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);//并發(fā)分發(fā)隊(duì)列
    
    dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();//主分發(fā)隊(duì)列 主線程
    
    //dispatch_async異步執(zhí)行
    dispatch_async(mainQueue, ^{
        [NSThread sleepForTimeInterval:5];
    });
     //dispatch_sync阻塞執(zhí)行
     dispatch_sync(mainQueue, ^{
     [NSThread sleepForTimeInterval:5];
     });//這樣會死鎖主線程  dispatch_sync等待block執(zhí)行完,block需要在主線程中運(yùn)行,相互死鎖
    
    //2.gcd group用法
    
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_group_async(group, concurrentQueue, ^{
        //
    });
    dispatch_group_async(group, concurrentQueue, ^{
        
    });
    dispatch_group_notify(group, mainQueue, ^{
        //group執(zhí)行完后
    });
  1. 其他用處:
    信號量dispatch semaphore
dispatch_semaphore_create(1);//創(chuàng)建一個(gè)初始信號量為1的semaphore
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);//等待信號量大于0,時(shí)間:永遠(yuǎn)
dispatch_semaphore_signal(semaphore);//釋放一個(gè)資源,使信號量加1

分發(fā)柵欄dispatch barrier

   dispatch_barrier_async(queue, ^{
   });//作用等待queue里面的操作完成后進(jìn)行block操作

分發(fā)源dispatch source

監(jiān)聽指定的各種事件
變量增加dispatch_source_type_data_add
變量OR  dispatch_source_type_data_or
進(jìn)程相關(guān)dispatch_source_type_proc
文件讀寫
.......

4). 使用performSelecter


    //在當(dāng)前線程運(yùn)行
    [self performSelector:@selector(threadRun) withObject:nil afterDelay:1.0];
    //在指定線程運(yùn)行
    [self performSelector:@selector(threadRun) onThread:[NSThread currentThread] withObject:nil waitUntilDone:YES];
    //在后臺線程運(yùn)行
    [self performSelectorInBackground:@selector(threadRun) withObject:nil];
    //在主線程運(yùn)行
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(threadRun) withObject:nil waitUntilDone:YES];

5). 使用pthread創(chuàng)建線程


- (void)launchPthread{
    pthread_attr_t attr;
    pthread_t posixThreadID;
    int returnVal;
    returnVal = pthread_attr_init(&attr);
    assert(!returnVal);
    returnVal = pthread_attr_setdetachstate(&attr, PTHREAD_CREATE_DETACHED);
    assert(!returnVal);
    
    int threadError = pthread_create(&posixThreadID, &attr, &PosixThreadMainRoutine, NULL);
    returnVal = pthread_attr_destroy(&attr);
    assert(!returnVal);
    if (threadError != 0)
    {
    }
}
void *PosixThreadMainRoutine(void * data){
    NSLog(@"dosomething");
    return NULL;
}

2. 線程數(shù)據(jù)安全

1). nonatomic atomic
使用atomic多線程原子性控制,atomic的原理給setter加上鎖,getter不會加鎖


@property (atomic,assign) NSInteger leftTicketsCount;

    //默認(rèn)有10張票
    self.leftTicketsCount=10;
    //開啟多個(gè)線程,模擬售票員售票
    self.thread1=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    self.thread1.name=@"售票員A";
    self.thread2=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    self.thread2.name=@"售票員B";
    self.thread3=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    self.thread3.name=@"售票員C";

    [self.thread1 start];
    [self.thread2 start];
    [self.thread3 start];
-(void)sellTickets
{
    while (true) {
        if (self.leftTicketsCount > 0 ) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];
            self.leftTicketsCount--;
            NSLog(@"thread:%@ ---> %ld",[[NSThread currentThread] name],self.leftTicketsCount);
        }
        else{
            break;
        }
    }
}
輸出.png

讀取寫入并行發(fā)生的時(shí)候,會出現(xiàn)如上錯(cuò)誤

2). 使用GCD實(shí)現(xiàn)atomic操作:
給某字段的setter和getter方法加上同步隊(duì)列:

- (void)setCount:(NSInteger)newcount{
    dispatch_sync(_synQueue, ^{
        count = newcount;
    });
}
- (NSInteger)count{
    __block NSInteger localCount;
    dispatch_sync(_synQueue, ^{
        localCount = count;
    });
    return localCount;
}
gcd添加原子性.png

3). 使用NSLock

_lock = [[NSLock alloc]init];

- (void)threadRunLock{
    while (true) {
        [_lock lock];
        if (self.number > 0 ) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];
            self.number --;
            NSLog(@"thread:%@ ---> %ld",[[NSThread currentThread] name],self.number);
        }
        [_lock unlock];
    }
}

相當(dāng)于給代碼片段加上lock了,所以依次輸出9-0

iOS系統(tǒng)提供了三種鎖
1.NSLock
2.NSConditionLock;條件鎖 --- 條件鎖是一個(gè)互斥鎖,可以通過特定值來鎖住和解鎖
3.NSRecursiveLock;遞歸鎖 --- 對同一線程,可以多次獲得(lock)而不會造成死鎖

在unix中,提供POSIX thread lock:
pthread_mutex_t mutex;//互斥鎖
pthread_rwlock_t lock;//讀寫鎖
pthread_condattr_t conLock;//條件鎖
點(diǎn)擊這里查看

4). 使用GCD的信號量和柵欄

在使用一些特殊三方庫的時(shí)候,例如七牛上傳,需要進(jìn)行異步并發(fā)操作,但是七牛自己會有一個(gè)下載隊(duì)列,并且開發(fā)者不能獲取到這個(gè)隊(duì)列,那么在我們需要設(shè)置自己的并發(fā)數(shù)就會有問題(...)

使用信號量可以很方便的解決該問題:

dispatch_semaphore_create(max);//創(chuàng)建一個(gè)初始信號量為max的semaphore

然后在隊(duì)列添加任務(wù)的時(shí)候
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);//等待信號量大于0,時(shí)間:永遠(yuǎn)
有資源可以使用的時(shí)候往下繼續(xù)
addOpeartion...

在成功或者失敗返回的時(shí)候
dispatch_semaphore_signal(semaphore);//釋放一個(gè)資源,使信號量加1

欄柵:

在前面隊(duì)列執(zhí)行完成之后執(zhí)行該操作,簡單用法有點(diǎn)像讀寫鎖

總結(jié)

目前大概會用到的多線程除了pthread應(yīng)該都是必須掌握的,線程安全使用原子性(atomic)、NSLock、volatile和信號量比較常用

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