iOS 多线程基础知识浅析

多线程在iOS中的地位至关重要,不论是找工作面试,还是日常的工作开发过程中都会经常涉及。因此,学好多线程就显得尤其重要了,想要学好多线程需要对它的基础知识有所了解,本篇文章旨在简单介绍基础,如有不当,欢迎指正。

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内

线程

  1. 基本概念
    a. 1个进程要想执行任务,必须得有线程(每1个进程至少要有1条线程)
    b. 线程是进程的基本执行单元,一个进程(程序)的所有任务都在线程中执行
  • 线程的串行
    a. 1个线程中任务的执行是串行的
    b. 如果要在1个线程中执行多个任务,那么只能一个一个地按顺序执行这些任务
    c. 也就是说,在同一时间内,1个线程只能执行1个任务

多线程

  1. 基本概念

     即1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. 线程的并行

     并行即同时执行。比如同时开启3条线程分别下载3个文件(分别是文件A、文件B、文件C)
    
  3. 多线程并发执行的原理
    a. 在同一时间里,CPU只能处理 1 条线程,只有 1 条线程在工作(执行)
    b. 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),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. 多线程优缺点

    4.1 优点
    a. 能适当提高程序的执行效率
    b. 能适当提高资源利用率(CPU、内存利用率)
    4.2 缺点
    a. 开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下,主线程占用1M,子线程占用512KB),如果开启大量的线程,会占用大量的内存空间,降低程序的性能
    b. 线程越多,CPU在调度线程上的开销就越大
    c. 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

多线程在iOS开发中的应用

  1. 主线程
    a. 一个iOS程序运行后,默认会开启 1 条线程,称为“主线程”或“UI 线程”
    b. 作用:刷新显示 UI,处理 UI 事件
  2. 子线程
    a. 除了主线程之外的所有线程,也叫做后台线程
    b. 子线程不能用来刷新 UI
  3. 使用注意
    a. 不要将耗时操作放到主线程中去处理,因为会卡住线程
    b. 和UI相关的刷新操作必须放到主线程中进行处理

iOS中多线程的实现方案

  1. pthread
    a. 特点:
    (1)一套通用的多线程API
    (2)适用于 Unix\Linux\Windows 等系统
    (3)跨平台\可移植
    (4)使用难度大
    b. 使用语言:C语言
    c. 使用频率:几乎不用
    d. 线程生命周期:由程序员进行管理
  2. NSThread
    a. 特点:
    (1)使用更加面向对象
    (2)简单易用,可直接操作线程对象
    b. 使用语言:OC语言
    c. 使用频率:偶尔使用
    d. 线程生命周期:由程序员进行管理
  3. GCD
    a. 特点:
    (1)旨在替代 NSThread 等线程技术
    (2)充分利用设备的多核(自动)
    b. 使用语言:C语言
    c. 使用频率:经常使用
    d. 线程生命周期:自动管理
  4. NSOperation
    a. 特点:
    (1)基于GCD(底层是GCD)
    (2)比GCD多了一些更简单实用的功能
    (3)使用更加面向对象
    b. 使用语言:OC语言
    c. 使用频率:经常使用
    d. 线程生命周期:自动管理

线程的状态与安全

  1. 线程的状态
    • 新建、就绪、运行、阻塞、死亡


      线程的五种状态
    • 注意 :线程死亡之后不能重新开启
  2. 线程安全问题
    • 安全隐患

      • 当多个线程访问同一块资源时,很容易引发数据错乱和数据安全问题,比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件


        安全隐患
      • 如上图所示,当线程 A 进行计算的同时,线程 B 也进行计算,最终的结果就会产生偏差
    • 解决方案

      • 添加互斥锁


        添加互斥锁解决隐患
      • 添加互斥锁之后,一次只能有一个线程进行访问资源,只有线程 A 访问完毕释放资源,线程 B 才能进行访问
      • 互斥锁的使用格式
      @synchronized(锁对象) { 
          // 锁对象一般使用 self
          // 需要锁定的代码
      }
      
      • 注意: 互斥锁能有效防止多线程抢夺资源造成的数据安全问题,但是会消耗大量资源,在实际开发中不要乱加互斥锁。
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