多线程基础知识

1. 什么是进程?

1.进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
2.每个进程之间是独立的,每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间中;
3.比如同时打开QQ和Xcode,系统就分别启动2个进程
4.通过“活动监视器”可以查看mac中所开启的进程
5.在现代的操作系统中,线程才是 CPU 调度的基本单位。而进程作为线程的容器,是资源管理的单位。

image.png

2 什么是线程?

1.一个进程想要执行任务,必须得有线程(每个进程至少要有1条线程)
2.一个进程(程序)的所有任务都在线程中执行
3.比如使用酷狗播放音乐、使用迅雷下载电影,都需要在线程中执行
4.线程是程序执行流的最小单元,一个标准的线程由线程ID、当前指令指针(PC)、寄存器集合和堆栈组成。通常,一个进程由一到多个线程组成,各个线程之间共享程序的内存空间(包括代码段、数据段、堆等)及一些进程级的资源(如打开文件和信号)。一个经典的线程和进程的关系如图所示:

image.png

3. 线程的串行

1.一个线程中任务的执行是串行
2.如果要在一个线程中执行多个任务,只能一个一个按顺序执行
3.也就是说,在同一时间内,1个线程只能执行一个任务
4.比如在一个线程中下载3个文件
5.可以认为线程是进程中的一条执行路径

image.png

4.什么是多线程

1.一个进程中可以开启多条线程,每条线程可以并行(同时)执行不同的任务
2.进程相当于车间,线程相当于生产线
3.多线程技术可以提高程序的执行效率
3.比如同时开启3条线程分别下载3个文件

image.png

5. 多线程的原理

1.同一时间,CPU只能处理1条线程,只有1条线程在工作(执行)
2.多线程并发(同时)执行,其实是CPU快速地在多条线程之间调度(切换)
3.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
4.思考:如果线程非常非常多,会发生什么情况?
CPU会在N多线程之间调度,CPU会累死,消耗大量的CPU资源
每条线程被调度执行的频次会降低(线程的执行效率降低)

5.1多线程的优点

能适当提高程序的执行效率
能适当提高资源利用率(CPU、内存利用率)

5.2 多线程的缺点

创建线程是有开销的,iOS下主要成本包括:内核数据结构(大约1KB)、栈空间(子线程512KB、主线程1MB,也可以使用-setStackSize:设置,但必须是4K的倍数,而且最小是16K),创建线程大约需要90毫秒的创建时间
如果开启大量的线程,会降低程序的性能
线程越多,CPU在调度线程上的开销就越大
程序设计更加复杂:比如线程之间的通信、多线程的数据共享

6 ios中多线程的现实方案有哪些

image.png

7.使用多线程的原因

1.某个操作可能会陷入长时间等待,等待的线程会进入休眠状态,无法继续执行,多线程可以有效利用等待时间。(比如网络响应)
2.某个操作会消耗大量时间(计算),只有一个线程,用户UI交互就会中断;
3.程序逻辑本身要求并发操作,比如多端下载软件
4.多CPU或多核计算机,本身具备同时执行多个线程的能力
5.相对于多进程,多线程在数据共享方面效率要高很多。

8.线程的访问权限

线程可以访问进程内存里的所有数据,甚至包括其他线程的堆栈;
线程也拥有自己的私有存储空间,包括:

  • 线程局部存储(TLS)
  • 寄存器
image.png

9.线程调度

CPU在不同的线程之间快速切换,每次仅执行一小段时间,这种行为称为线程调度。在现场调度中,线程通常拥有至少三种状态:

  • 运行(Runing):此时线程正在执行。
  • 就绪(Ready):此时线程可以立刻运行,但CPU已经被占用。
  • 等待(Waiting):此时线程正在等待某一事件(通常是I/O或同步)发生,无法执行。
    image.png

    线程的优先级改变一般有三种方式:
  • 用户指定优先级
  • 根据进入等待状态的频繁程度提升或降低优先级
  • 长时间得不到执行而被提升优先级

10.线程安全

一般使用同步锁,很少使用原子操作

  • 同步与锁
    锁是一种非强制机制,每一个线程在访问数据或资源之前先试图获取锁,并在访问结束之后释放锁,在锁被占用的时候试图获取锁时,线程会等待,直到锁重新可用。
  • 信号量
    允许多个线程并发访问资源,一个初始值为N的信号量允许N个线程并发访问。
最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 202,980评论 5 476
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 85,178评论 2 380
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 149,868评论 0 336
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,498评论 1 273
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,492评论 5 364
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,521评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 37,910评论 3 395
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,569评论 0 256
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,793评论 1 296
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,559评论 2 319
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,639评论 1 329
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,342评论 4 318
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 38,931评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,904评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,144评论 1 259
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 42,833评论 2 349
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,350评论 2 342