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。
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:
3. 线程的串行
1.一个线程中任务的执行是串行的
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
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
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
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:
- 栈
- 线程局部存储(TLS)
- 寄存器
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。
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。