IOS-多线程(非常全面)

在 iOS 中其实目前有 4 套多线程方案，他们分别是：Pthreads，NSThread，GCD，NSOperation
& NSOperationQueue。

Pthread：其实这个方案不用说的，只是拿来充个数，为了让大家了解一下就好了。百度百科里是这么说的：POSIX线程（POSIX
threads），简称Pthreads，是线程的POSIX标准。该标准定义了创建和操纵线程的一整套API。在类Unix操作系统（Unix、Linux、Mac
OS X等）中，都使用Pthreads作为操作系统的线程。

简单地说，这是一套在很多操作系统上都通用的多线程API，所以移植性很强（然并卵），当然在
iOS 中也是可以的。不过这是基于 c语言 的框架，使用起来这酸爽！感受一下：

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
pthread_t thread;
//创建一个线程并自动执行
pthread_create(&thread, NULL, start, NULL);
}
void *start(void *data) {
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
return NULL;
}

NSThread：这套方案是经过苹果封装后的，并且完全面向对象的。所以你可以直接操控线程对象，非常直观和方便。但是，它的生命周期还是需要我们手动管理，所以这套方案也是偶尔用用，比如
[NSThread currentThread]，它可以获取当前线程类，你就可以知道当前线程的各种属性，用于调试十分方便。下面来看看它的一些用法：

创建并启动：

// 创建
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:nil];
// 启动
[thread start];

创建并自动启动：

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run:) toTarget:self withObject:nil];

除了创建启动外，NSThread 还以很多方法，下面我列举一些常见的方法，当然我列举的并不完整，更多方法大家可以去类的定义里去看。

//取消线程
- (void)cancel;
//启动线程
- (void)start;
//判断某个线程的状态的属性
@property (readonly, getter=isExecuting) BOOL executing;
@property (readonly, getter=isFinished) BOOL finished;
@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled;
//设置和获取线程名字
-(void)setName:(NSString *)n;
-(NSString *)name;
//获取当前线程信息
+ (NSThread *)currentThread;
//获取主线程信息
+ (NSThread *)mainThread;
//使当前线程暂停一段时间，或者暂停到某个时刻
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)time;
+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;

GCD：Grand Central Dispatch，听名字就霸气。它是苹果为多核的并行运算提出的解决方案，所以会自动合理地利用更多的CPU内核（比如双核、四核），最重要的是它会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程），完全不需要我们管理，我们只需要告诉干什么就行。同时它使用的也是
c语言，不过由于使用了 Block（Swift里叫做闭包），使得使用起来更加方便，而且灵活。所以基本上大家都使用 GCD
这套方案，老少咸宜，实在是居家旅行、杀人灭口，必备良药。不好意思，有点中二，咱们继续。

任务和队列：在
GCD 中，加入了两个非常重要的概念： 任务 和 队列。

任务：即操作，你想要干什么，说白了就是一段代码，在
GCD 中就是一个 Block，所以添加任务十分方便。任务有两种执行方式： 同步执行 和 异步执行，他们之间的区别是 是否会创建新的线程

同步执行：只要是同步执行的任务，都会在当前线程执行，不会另开线程。

异步执行：只要是异步执行的任务，都会另开线程，在别的线程执行。

这里说的并不准确，同步（sync）
和 异步（async） 的主要区别在于会不会阻塞当前线程，直到 Block 中的任务执行完毕。

如果是
同步（sync） 操作，它会阻塞当前线程并等待 Block 中的任务执行完毕，然后当前线程才会继续往下运行。

如果是
异步（async）操作，当前线程会直接往下执行，它不会阻塞当前线程。

队列：用于存放任务。一共有两种队列，
串行队列 和 并行队列。

串行队列
中的任务会根据队列的定义 FIFO 的执行，一个接一个的先进先出的进行执行。

放到串行队列的任务，GCD
也会 FIFO的取出来，但不同的是，它取出来一个就会放到别的线程，然后再取出来一个又放到另一个的线程。这样由于取的动作很快，忽略不计，看起来，所有的任务都是一起执行的。不过需要注意，GCD
会根据系统资源控制并行的数量，所以如果任务很多，它并不会让所有任务同时执行。

主队列：这是一个特殊的 串行队列。什么是主队列，大家都知道吧，它用于刷新 UI，任何需要刷新 UI 的工作都要在主队列执行，所以一般耗时的任务都要放到别的线程执行。

//OBJECTIVE-C
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
//SWIFT
let queue = dispatch_get_main_queue()

创建队列：第二个参数用来表示创建的队列是串行的还是并行的，传入 DISPATCH_QUEUE_SERIAL 或 NULL 表示创建串行队列。传入
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示创建并行队列。

//OBJECTIVE-C
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("tk.bourne.testQueue", NULL);
//SWIFT
let queue = dispatch_queue_create("tk.bourne.testQueue", nil);

全局并行队列：这应该是唯一一个并行队列，只要是并行任务一般都加入到这个队列。

//OBJECTIVE-C
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//SWIFT
let queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)

创建任务：
同步任务：不会另开线程
(SYNC)：

dispatch_sync(, ^{
//code here
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
});

异步任务：会另开线程 (ASYNC)：

dispatch_async(, ^{
//code here
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
});

队列组：

//1.创建队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//2.创建队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//3.多次使用队列组的方法执行任务, 只有异步方法
//3.1.执行3次循环
dispatch_group_async(group, queue, ^{
for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
NSLog(@"group-01 - %@", [NSThread currentThread]);
}
});
//3.2.主队列执行8次循环
dispatch_group_async(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
for (NSInteger i = 0; i < 8; i++) {
NSLog(@"group-02 - %@", [NSThread currentThread]);
}
});
//3.3.执行5次循环
dispatch_group_async(group, queue, ^{
for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
NSLog(@"group-03 - %@", [NSThread currentThread]);
}
});
//4.都完成后会自动通知
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"完成 - %@", [NSThread currentThread]);
});

关于GCD，还有两个需要说的：func
dispatch_barrier_async(_ queue: dispatch_queue_t, _ block: dispatch_block_t):

这个方法重点是你传入的
queue，当你传入的 queue 是通过 DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 参数自己创建的 queue
时，这个方法会阻塞这个 queue（注意是阻塞 queue ，而不是阻塞当前线程），一直等到这个 queue 中排在它前面的任务都执行完成后才会开始执行自己，自己执行完毕后，再会取消阻塞，使这个
queue 中排在它后面的任务继续执行。如果你传入的是其他的
queue, 那么它就和 dispatch_async 一样了。

NSOperation和NSOperationQueue

NSOperation
是苹果公司对 GCD 的封装，完全面向对象，所以使用起来更好理解。 大家可以看到 NSOperation 和 NSOperationQueue
分别对应 GCD 的 任务 和 队列 。

添加任务

值得说明的是，NSOperation
只是一个抽象类，所以不能封装任务。但它有 2 个子类用于封装任务。分别是：NSInvocationOperation 和
NSBlockOperation 。创建一个 Operation 后，需要调用 start 方法来启动任务，它会 默认在当前队列同步执行。当然你也可以在中途取消一个任务，只需要调用其
cancel 方法即可。

//1.创建NSInvocationOperation对象
NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
//2.开始执行
[operation start];

//1.创建NSBlockOperation对象
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}];
//2.开始任务
[operation start];

之前说过这样的任务，默认会在当前线程执行。但是 NSBlockOperation 还有一个方法：addExecutionBlock:
，通过这个方法可以给 Operation 添加多个执行 Block。这样 Operation 中的任务 会并发执行，它会
在主线程和其它的多个线程 执行这些任务，注意下面的打印结果：

//1.创建NSBlockOperation对象
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}];
//添加多个Block
for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
[operation addExecutionBlock:^{
NSLog(@"第%ld次：%@", i, [NSThread currentThread]);
}];
}
//2.开始任务
[operation start];

2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095467] 第2次 -{number = 1, name = main}
2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095666] 第1次 -{number = 4, name = (null)}
2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095665]{number = 3, name = (null)}
2015-07-28 17:50:16.585 test[17527:4095662] 第0次 -{number = 2, name = (null)}
2015-07-28 17:50:16.586 test[17527:4095666] 第3次 -{number = 4, name = (null)}
2015-07-28 17:50:16.586 test[17527:4095467] 第4次 -{number = 1, name = main}

自定义Operation:除了上面的两种
Operation 以外，我们还可以自定义 Operation。自定义 Operation 需要继承 NSOperation 类，并实现其
main() 方法，因为在调用 start() 方法的时候，内部会调用 main() 方法完成相关逻辑。所以如果以上的两个类无法满足你的欲望的时候，你就需要自定义了。你想要实现什么功能都可以写在里面。除此之外，你还需要实现 cancel()
在内的各种方法。所以这个功能提供给高级玩家，我在这里就不说了，等我需要用到时在研究它，到时候可能会再做更新。
创建队列
 同步执行 的。就算是 addExecutionBlock 方法，也会在 当前线程和其他线程 中执行，也就是说还是会占用当前线程。这是就要用到队列
NSOperationQueue 了。而且，按类型来说的话一共有两种类型：主队列、其他队列。只要添加到队列，会自动调用任务的
start() 方法看过上面的内容就知道，我们可以调用一个 NSOperation 对象的 start()
方法来启动这个任务，但是这样做他们默认是 

主队列 
每套多线程方案都会有一个主线程这是一个特殊的线程，必须串行。所以添加到主队列的任务都会一个接一个地排着队在主线程处理

//OBJECTIVE-C
NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];

其他队列
 其他队列的任务会在其他线程并行执行。

//1.创建一个其他队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
//2.创建NSBlockOperation对象
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
}];
//3.添加多个Block
for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
[operation addExecutionBlock:^{
NSLog(@"第%ld次：%@", i, [NSThread currentThread]);
}];
}
//4.队列添加任务
[queue addOperation:operation];

打印输出：

2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443534]{number = 5, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443536] 第2次 -{number = 2, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443535] 第0次 -{number = 4, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443533] 第1次 -{number = 3, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443534] 第3次 -{number = 5, name = (null)}
2015-07-28 20:26:28.463 test[18622:4443536] 第4次 -{number = 2, name = (null)}

OK, 这时应该发问了，大家将 NSOperationQueue 与 GCD的队列 相比较就会发现，这里没有并行队列，那如果我想要10个任务在其他线程串行的执行怎么办？这就是苹果封装的妙处，你不用管串行、并行、同步、异步这些名词。NSOperationQueue
有一个参数 maxConcurrentOperationCount 最大并发数，用来设置最多可以让多少个任务同时执行。当你把它设置为
1 的时候，他不就是串行了嘛！NSOperationQueue
还有一个添加任务的方法，- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block; ，这是不是和 GCD
差不多？这样就可以添加一个任务到队列中了，十分方便。NSOperation 有一个非常实用的功能，那就是添加依赖。比如有
3 个任务：A: 从服务器上下载一张图片，B：给这张图片加个水印，C：把图片返回给服务器。这时就可以用到依赖了

//1.任务一：下载图片
NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"下载图片 - %@", [NSThread currentThread]);
[NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
}];
//2.任务二：打水印
NSBlockOperation *operation2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"打水印   - %@", [NSThread currentThread]);
[NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
}];
//3.任务三：上传图片
NSBlockOperation *operation3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"上传图片 - %@", [NSThread currentThread]);
[NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
}];
//4.设置依赖
[operation2 addDependency:operation1];      //任务二依赖任务一
[operation3 addDependency:operation2];      //任务三依赖任务二
//5.创建队列并加入任务
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue addOperations:@[operation3, operation2, operation1] waitUntilFinished:NO];

2015-07-28 21:24:28.622 test[19392:4637517] 下载图片 -{number = 2, name = (null)}
2015-07-28 21:24:29.622 test[19392:4637515] 打水印 -{number = 3, name = (null)}
2015-07-28 21:24:30.627 test[19392:4637515] 上传图片 -{number = 3, name = (null)}

注意：不能添加相互依赖，会死锁，比如 A依赖B，B依赖A。
 
         可以使用 removeDependency 来解除依赖关系
 
         可以在不同的队列之间依赖，反正就是这个依赖是添加到任务身上的，和队列没关系

以上就是一些主要方法, 下面还有一些常用方法需要大家注意：

NSOperation：

BOOL executing; //判断任务是否正在执行
BOOL finished; //判断任务是否完成
void (^completionBlock)(void); //用来设置完成后需要执行的操作
- (void)cancel; //取消任务
- (void)waitUntilFinished; //阻塞当前线程直到此任务执行完毕NSOperationQueue：
NSUInteger operationCount; //获取队列的任务数
- (void)cancelAllOperations; //取消队列中所有的任务
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished; //阻塞当前线程直到此队列中的所有任务执行完毕
[queue setSuspended:YES]; // 暂停queue
[queue setSuspended:NO]; // 继续queue
线程同步：
所谓线程同步就是为了防止多个线程抢夺同一个资源造成的数据安全问题，所采取的一种措施。当然也有很多实现方法
互斥锁 ：给需要同步的代码块加一个互斥锁，就可以保证每次只有一个线程访问此代码块

同步执行 ：我们可以使用多线程的知识，把多个线程都要执行此段代码添加到同一个串行队列，这样就实现了线程同步的概念。当然这里可以使用
GCD 和 NSOperation 两种方案，我都写出来。//GCD
//需要一个全局变量queue，要让所有线程的这个操作都加到一个queue中
dispatch_sync(queue, ^{
NSInteger ticket = lastTicket;
[NSThread sleepForTimeInterval:0.1];
NSLog(@"%ld - %@",ticket, [NSThread currentThread]);
ticket -= 1;
lastTicket = ticket;
});
//NSOperation & NSOperationQueue
//重点：1. 全局的 NSOperationQueue, 所有的操作添加到同一个queue中
// 2. 设置 queue 的 maxConcurrentOperationCount 为 1
// 3. 如果后续操作需要Block中的结果，就需要调用每个操作的waitUntilFinished，阻塞当前线程，一直等到当前操作完成，才允许执行后面的。waitUntilFinished 要在添加到队列之后！
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSInteger ticket = lastTicket;
[NSThread sleepForTimeInterval:1];
NSLog(@"%ld - %@",ticket, [NSThread currentThread]);
ticket -= 1;
lastTicket = ticket;
}];
[queue addOperation:operation];
[operation waitUntilFinished];
//后续要做的事延迟执行：所谓延迟执行就是延时一段时间再执行某段代码。下面说一些常用方法
// 3秒后自动调用self的run:方法，并且传递参数：@"abc"
[self performSelector:@selector(run:) withObject:@"abc" afterDelay:3];
可以使用
GCD 中的 dispatch_after 方法

// 创建队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 设置延时，单位秒
double delay = 3;
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(delay * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
// 3秒后需要执行的任务
});

从其他线程回到主线程的方法：
NSThread：

//Objective-C
[self performSelectorOnMainThread:@selector(run) withObject:nil waitUntilDone:NO];
//Swift
//swift 取消了 performSelector 方法。GCD：
//Objective-C
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
});
//Swift
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), { () -> Void in
})NSOperationQueue：
//Objective-C
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
}];
//Swift
NSOperationQueue.mainQueue().addOperationWithBlock { () -> Void in
}