iOS中多線程
首先看一道面試題
iOS中多線程有哪些實現(xiàn)方案？
| 技術(shù)方案 | 簡介 | 語言 | 線程聲明周期 | 使用頻率 |
|---|---|---|---|---|
| pthread | 1. 一套通用的多線程API 2. 跨平臺/可移植 3. 使用難度大 | C | 程序員管理 | 幾乎不用 |
| NSThread | 1.面向?qū)ο?2.簡單易用直接操作線程對象 | OC | 程序員管理 | 偶爾使用 |
| GCD | 1.旨在替代NSThread等線程技術(shù) 2.充分利用設(shè)備的多核 | C | 自動管理 | 經(jīng)常使用 |
| NSOperation | 1.基于GCD 2.比GCD多了一些更實用的函數(shù) | OC | 自動管理 | 經(jīng)常使用 |
iOS中，多線程一般有三種方案GCD涯保、NSOperation和NSThread。
這一篇文章周伦，會學習iOS中關(guān)于多線程相關(guān)的問題夕春，以及面試中的問題。
一专挪、GCD
GCD相關(guān)問題一般分為三個方面：首先及志，同步/異步和串行/并發(fā)問題；其次狈蚤，dispatch_barrier_async異步柵欄調(diào)用困肩，解決多讀單寫問題；最后脆侮，dispatch_group使用和理解锌畸。
GCD中有2中用來執(zhí)行任務的函數(shù)：同步和異步；同時還有兩種類型的隊列：并發(fā)和串行隊列靖避。并發(fā)隊列讓多個任務并發(fā)執(zhí)行潭枣，自動開啟多個線程同時執(zhí)行任務。并發(fā)功能只在異步函數(shù)下才生效幻捏。
| 并發(fā)隊列 | 手動創(chuàng)建的串行隊列 | 主隊列 | |
|---|---|---|---|
| 同步 | 沒有開辟新線程 串行執(zhí)行 | 沒有開辟新線程 串行執(zhí)行 | 沒有開辟新線 串行執(zhí)行 |
| 異步 | 有開辟新線程 并發(fā)執(zhí)行 | 有開辟新線程 串行執(zhí)行 | 沒有開辟新線程 串行執(zhí)行 |
注意:使用同步函數(shù)往當前串行隊列中添加任務盆犁，會卡主當前的串行隊列，產(chǎn)生死鎖篡九。
1.1 同步/異步和串行/并發(fā)
存在四種組合方案：
// 同步 + 串行
dispatch_sync(serial_queue, ^{
//任務
});
// 異步 + 串行
dispatch_async(serial_queue, ^{
//任務
});
// 同步 + 并發(fā)
dispatch_sync(concurrent_queue, ^{
//任務
});
// 異步 + 并發(fā)
dispatch_async(concurrent_queue, ^{
//任務
});
1.1.1 同步 + 串行
首先看一道面試題
- (void)viewDidLoad {
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
[self doSomething];
});
}
上面這道面試題谐岁，存在什么問題？
產(chǎn)生死鎖。隊列引起循環(huán)等待伊佃。因為窜司，
viewDidLoad()進入主隊列，執(zhí)行過程中會將block添加到主隊列中航揉。viewDidLoad()需要等待block執(zhí)行完成后才能結(jié)束塞祈，由于主隊列先進先出的block需要viewDidLoad()執(zhí)行完畢才能執(zhí)行。因此導致隊列循環(huán)等待的問題帅涂。
上面的問題理解议薪，在來看一個問題。
- (void)viewDidLoad {
dispatch_sync(serial_queue, ^{
[self doSomething];
});
}
上面這道題媳友，有什么問題斯议？
沒有問題。這里是將
block添加到單獨的串行隊列庆锦。viewDidLoad()在主隊列中在主線程中執(zhí)行捅位，在其執(zhí)行過程中調(diào)用block添加到串行隊列中，在主線程中執(zhí)行搂抒。同步方式提交任務艇搀，無論在串行隊列還是并發(fā)隊列都會在當前線程中執(zhí)行
1.1.2 同步 + 并發(fā)
問題
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
dispatch_queue_t global_queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"1");
dispatch_sync(global_queue, ^{
NSLog(@"2");
dispatch_sync(global_queue, ^{
NSLog(@"3");
});
NSLog(@"4");
});
NSLog(@"5");
}
return 0;
}
上面這段代碼的輸出結(jié)果？
輸出結(jié)果：12345求晶。同步方式提交任務焰雕，無論在串行隊列還是并發(fā)隊列都會在當前線程中執(zhí)行。
思考芳杏，如果換成串行隊列呢矩屁？
1.1.3 異步 + 串行
略...
1.1.4 異步 + 并發(fā)
面試題
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
dispatch_queue_t global_queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_async(global_queue, ^{
NSLog(@"1");
[self performSelector:@selector(printLog) withObject:nil afterDelay:0];
NSLog(@"3");
});
}
- (void)printLog {
NSLog(@"2");
}
上述代碼執(zhí)行的結(jié)果？
結(jié)果：13爵赵。提交異步任務到并發(fā)隊列,任務調(diào)用了
performSelector:withObject:afterDelay:吝秕。由于GCD提交的任務是在某個子線程中執(zhí)行，子線程沒有RunLoop空幻。由于performSelector:withObject:afterDelay:需要RunLoop才可生效烁峭，所以方法不執(zhí)行。這個問題秕铛，考察performSelector:withObject:afterDelay:內(nèi)部實現(xiàn)约郁。
任務和隊列示例代碼：任務和隊列Demo包含面試題講解
二、多讀單寫解決方案
- pthread_rwlock: 讀寫鎖
- dispatch_barrier_async() 異步柵欄調(diào)用
怎么利用GCD實現(xiàn)多讀單寫但两？或者如何實現(xiàn)多讀單寫鬓梅？
2.1 什么是多讀單寫？
讀者和讀者谨湘，并發(fā)绽快。
讀者和寫者芥丧，互斥。
寫者與寫者坊罢，互斥娄柳。
2.2 解決方法
dispatch_async(global_queue, ^{
NSLog(@"讀取1");
});
dispatch_async(global_queue, ^{
NSLog(@"讀取2");
});
dispatch_barrier_async(global_queue, ^{
NSLog(@"寫入1");
});
dispatch_async(global_queue, ^{
NSLog(@"讀取3");
});
dispatch_async(global_queue, ^{
NSLog(@"讀取4");
});
dispatch_barrier_async函數(shù)會等待追加到并發(fā)隊列上的并行執(zhí)行的處理全部結(jié)束之后，在將指定的處理追加到該并發(fā)隊列中艘绍。然后等dispatch_barrier_async函數(shù)追加的處理執(zhí)行完畢后，并發(fā)隊列才恢復為一般的動作秫筏，追加到并發(fā)隊列的處理又開始并行執(zhí)行诱鞠。
三、dispatch_group_async()
面試題：
如何用GCD 實現(xiàn)：A这敬、B航夺、C三個任務并發(fā)，完成后執(zhí)行任務D崔涂？
實現(xiàn)追加到并發(fā)隊列中的多個任務全部結(jié)束后再執(zhí)行想執(zhí)行的任務阳掐。無論向什么樣的隊列中追加處理，使用Dispatch Group都可監(jiān)視這些處理執(zhí)行的結(jié)束冷蚂。一旦檢測到所有處理執(zhí)行結(jié)束缭保，該Dispatch Group與隊列相同。
dispatch_group_async()
同dispatch_async()函數(shù)相同蝙茶，都追加Block到指定的Dispatch Queue中艺骂。當組中所有任務都執(zhí)行完成后，dispatch_group_notify()執(zhí)行Block中的內(nèi)容隆夯。
示例代碼：
// dispatch_group_notify
- (void)test {
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.lqq.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
for (int i = 0; i < 5; i++) {
NSLog(@"任務1 - %@", [NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_group_async(group, queue, ^{
for (int i = 0; i < 5; i++) {
NSLog(@"任務2 - %@", [NSThread currentThread]);
}
});
//--------------示例1-------------------
// 寫法一钳恕， 等上面的任務執(zhí)行完成后，才會在主隊列中執(zhí)行任務3
// dispatch_group_notify(group, queue, ^{
// dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
// for (int i = 0; i < 5; i++) {
// NSLog(@"任務3 - %@", [NSThread currentThread]);
// }
// });
// });
//寫法二：直接在主隊列中執(zhí)行
// dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// for (int i = 0; i < 5; i++) {
// NSLog(@"任務3 - %@", [NSThread currentThread]);
// }
// });
//--------------示例2-------------------
// 如果有多個notify會怎么執(zhí)行呢蹄衷？
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
for (int i = 0; i < 5; i++) {
NSLog(@"任務3 - %@", [NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
for (int i = 0; i < 5; i++) {
NSLog(@"任務4 - %@", [NSThread currentThread]);
}
});
// 任務3和任務4是交替執(zhí)行的
}
另外忧额，也可以使用dispatch_group_wait，如下：
// 監(jiān)控任務是否完成愧口，當完成時會返回0睦番，不完成一直等待。
long result = dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
if (result == 0) {
NSLog(@"全部任務執(zhí)行完成");
}
線程組示例代碼：線程組API使用Demo
四调卑、NSOperation
需要和NSOperationQueue配合使用來實現(xiàn)多線程抡砂。優(yōu)勢和特點：添加任務依賴、任務執(zhí)行狀態(tài)控制恬涧、控制最大并發(fā)量注益。
任務狀態(tài)的控制
isReady
isExecuting
isFinished
isCanceled
如果重寫main方法，底層控制變更任務執(zhí)行完成狀態(tài)溯捆，以及任務退出丑搔。
如果重寫start方法厦瓢，自行控制任務狀態(tài)。
面試題
系統(tǒng)是怎樣移除一個isFinished=YES的NSOperation的啤月？答案：KVO
五煮仇、NSThread
啟動流程
start() -> 創(chuàng)建pthread -> main() ->[target performSelector:selector] -> exit()
如何實現(xiàn)常駐進程？
通過使用NSThread和RunLoop實現(xiàn)谎仲。
附錄
GCD API介紹：
dispatch_queue_create(名稱浙垫，類型)
類型為NULL時，為串行隊列郑诺；為DISPATCH_QUEUE_CONCUREENT夹姥，為并行隊列.。
需要手動release釋放隊列
dispatch_release(隊列)
主隊列辙诞，串行
dispatch_get_main_queue()
dispatch_get_global_queue(優(yōu)先級辙售，0)
優(yōu)先級有四種情況：
高，默認飞涂，低旦部，后臺
為自己創(chuàng)建的隊列設(shè)置優(yōu)先級
dispatch_set_target_queue(自定義隊列，其他已知優(yōu)先級的隊列)
dispatch_after(時間较店，隊列士八，Block)
時間：dispatch_time_t
dispatch_group 監(jiān)聽所有任務結(jié)束。
dispatch_group_create() //創(chuàng)建一個隊列組梁呈，需要手動release
dispatch_group_async(組曹铃，隊列，block)
dispatch_group_notify(組捧杉，隊列陕见，block) // 所有任務都結(jié)束后調(diào)用
也可以使用dispatch_group_wait()
dispatch_barrier_async() 一般用于數(shù)據(jù)庫操作和文件讀寫。
同步任務
dispatch_sync(隊列味抖，block)
異步任務
dispatch_async(隊列评甜，block)
指定執(zhí)行次數(shù)
dispatch_apply(次數(shù)，隊列仔涩，block)
掛起
dispatch_suspend(隊列)
恢復
dispatch_resume(隊列)
信號量
Dispatch Semaphore是持有計數(shù)的信號忍坷，該計數(shù)是多線程編程中的計數(shù)類型信號。
dispatch_semaphore_create(技術(shù)值)
dispatch_semaphore_wait(semaphore, 時間)
dispatch_semaphore_signal(semaphore)
dispatch_reliease(semaphore)
// 示例
// 創(chuàng)建一個對象熔脂，默認的計數(shù)值為0佩研，等待。當計數(shù)值大于1或者等于1時霞揉，減去1而不等待旬薯。
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
// 發(fā)送計數(shù)值加一信號
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
// 等待計數(shù)值變化，第二個參數(shù)是等待時間适秩，這里是永久等待绊序。
// 當計數(shù)值大于0時硕舆，返回0。等于0不會返回任何值骤公。
long result = dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
if (result == 0) {
NSLog(@"執(zhí)行排他性操作");
}
dispatch_once函數(shù)是保證在應用程序執(zhí)行中只執(zhí)行一次的API抚官。
dispatch I/O 分割讀取，提高讀取效率阶捆。
小結(jié)
通過幾道面試題理解iOS中幾種多線程解決方案凌节。筆者認為該課程可以用作知識梳理，將解讀的內(nèi)容不是很全面洒试，其他的內(nèi)容可以看《小馬哥底層原理視頻》刊咳。
