多线程

线程与进程

线程定义

线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都是在线程中执行
进行要执行任务，必须得有线程，进行至少有一条线程
程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程/UI线程

进程定义

进程是系统进行资源和高度的基本单位
在移动端进程是指在系统中正在运行的一个程序
每个进程之间是独立的，每个进程均运行在专用的且受保护的内存中

进程与线程的关系

地址空间：同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间
资源拥有：同一进程内的线程共享本进程的资源内存、I/O、CPU等，但是进程之间的资源是独立的
相互影响：一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃后整个进程就死掉了，所以多进程要比多线程健壮
资源占用：进程切换时资源消耗大，效率高；所以涉及到频繁切换时，使用线程要好于进程，同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程，不能用进程
执行过程：每个独立的进程有一个程序入口、顺序执行序列和程序出口。但是线程不能独立执行，必须存在应用程序中（进程），有应用程序提供多个线程执行控制（多线程开发）
线程是处理器调试的基本单位，但进程不是，线程也是进行执行的基本单元

线程与进程的关系

多线程中的队列有：串行队列，并发队列，全局队列，主队列
队列可以理解为一种数据结构，以某种方式，等待线程去执行

iOS线程与RunLoop的关系

线程与RunLoop是一一对应的，一个RunLoop对应一个核心线程，为什么说是核心线程，因为RunLoop是可以嵌套的，但是核心只有一个，他们的对应关系保存在一个全局字典里
RunLoop是用来管理线程的，线程执行完任务时会进入休眠状态，有任务进来时会被唤醒，开始执行任务，所以说RunLoop是事件驱动的
RunLoop在第一次获取时被创建，线程结束时被销毁，主线程的RunLoop在程序启动的时候就会被创建
子线程的RunLoop是懒加载的，只有在使用的时候才会被创建

注：在子线程使用NSTimer时要注意确保子线程的RunLoop已经创建，否则NSTimer不会生效

定义

多线程是一个进程中并发多个线程同时执行各自的任务，就是由单核CPU通过时间片不断地切换执行任务

原理

同一时间，CPU只能处理一条线程，只有一条线程在执行（工作）
多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间切换（调度）
如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象

多线程的优缺点

优点：

减少应用程序的堵塞，增加程序的执行效率

适应提高CPU和内存的利用率

线程上的任务执行完成后，线程自动销毁

缺点：

线程的开启需要占用一定的内存空间，默认是512kb/线程

线程开启的越多内存占用越大，会降低程序的性能

线程越多CPU在调用线程上的开销就越大

程序设计更加复杂，需要考虑线程间的通信，多线程的数据共享问题

iOS多线程常见的技术方案

方案	简介	语言	线程生命周期	使用频率
pthread	一套通用的多线程API 适用于Unix/Linux/Windows等系统跨平台、可移植使用难度大	C	程序员管理	几乎不用
NSThread	使用更加面向对象	简单易用、可直接操作线程对象	OC	程序员管理
GCD	旨在替代NSThread等线程计数充分利用设备的多核	C	自动管理	经常使用
NSOperation	基于GCD（底层实现是GCD）比GCD多了一些更简单实用的功能使用更加面向对象	OC	自动管理	经常使用

GCD

全称Grand Central Dispatch，由C语言实现，是苹果为多核的并行运算提出的解决方案，GCD会自动利用更多的CPU内核，自动管理线程的声明周期，程序员只需要告诉GCD需要执行的任务，无需编写任何管理线程的代码。GCD也是iOS使用频率最高的多线程技术。

优点：

GCD 可用于多核的并行运算

GCD 会自动利用更多的CPU内核（比如双核，四核）

GCD 会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）

程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

GCD任务和队列

任务

任务就是执行操作的意思，也就是在线程中执行的那段代码。
在GCD中是放在block中的。

执行任务有两种方式：[同步执行]和[异步执行]
两者的区别：是否等待队列的任务执行结束，以及是是否具备开启新线程的能力

同步执行（sync）:

同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列里面的任务完成之后再继续执行

只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

异步执行（async）：

异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务

可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

队列

队列是一种特殊的线性表，采用FIFO(先进先出)的原则。

GCD中有两种队列：[串行队列]和[并发队列]，两者都符合FIFO原则
两者的区别：执行顺序不同，以及开启线程数不同

串行队列（Serial Dispatch Queue）:

每次只有一个任务被执行，让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）

并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：

可以让多个任务并发（同时）执行，（可以开启多个线程，并且同时执行任务）

注：并发队列的并发功能只有在异步（dispatch _async）方法下才有效

GCD的常用函数

GCD中有2个用来执行任务的函数

用同步的方式执行任务

1
2
3

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
queue：队列
block：任务

用异步的方式执行任务

1	dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

GCD源码：https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch

各种队列的执行效果

	并发队列	手动创建的串行队列	主队列
同步（sync）	没有开启新线程 `串行`执行任务	没有开启新线程 `串行`执行任务	没有开启新线程 `串行`执行任务
异步（async）	`有开启`新线程 `并发`执行任务	`有开启`新线程 `串行`执行任务	没有开启新线程 `串行`执行任务

使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列（产生死锁）

GCD队列组的使用

异步并发执行任务1，任务2
待任务1，任务2都执行完毕后，再回到主线程执行任务3
待任务1，任务2都执行完毕后，回到子线程，并发执行任务5和任务6

 // 创建队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
// 创建并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("my_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

// 添加异步任务
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"任务1-%@", [NSThread currentThread]);
    }
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"任务2-%@", [NSThread currentThread]);
    }
});
    
// 等前面的任务执行完毕后，会自动回到主线程执行这个任务
//    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
//        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
//            for (int i = 0; i < 5; i++) {
//                NSLog(@"任务3-%@", [NSThread currentThread]);
//            }
//        });
//    });
// 等前面的任务执行完毕后，会自动回到主线程执行这个任务，此方法更加简单粗暴，
//    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
//        for (int i = 0; i < 5; i++) {
//            NSLog(@"任务4-%@", [NSThread currentThread]);
//        }
//    });

// 回到子线程，并发执行任务3和任务4
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"任务5-%@", [NSThread currentThread]);
    }
});
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"任务6-%@", [NSThread currentThread]);
    }
});