多線程 NSThread,NSOperation,GCD

iOS中的線程

iOS主線程(UI線程),我們的大部分業務邏輯代碼運行於主線程中。沒有特殊需求,不應引入線程增加程序複雜度。應用場景:邏輯執行時間過長,嚴重影響交互體驗(界面卡死)等。

iOS多線程有三種主要方法(1)NSThread(2)NSOperation(3)GCD

下面簡單介紹這三個方法

1.NSThread

調用方法如下:

如函數需要輸入參數,可從object傳進去。

( 1 ) [ N S T h r e a d d e t a c h N e w T h r e a d S e l e c t o r : @ s e l e c t o r ( t h r e a d In M a i n M e t h o d : ) t o T a r g e t : s e l f w i t h Object:nil];

(2) NSThread* myThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadInM ainMethod:) object:nil];

[myThread start];
(3) [obj performSelectorInBackground:@selector(threadMe) withObject:nil];

提個問題:如果某個ViewController裏運行了一個Thread,Thread還沒結束的時候,這個ViewC ontroller被Release了,結果會如何?

經過的的測試,Thread不結束,ViewController一直保留,不會執行dealloc方法。

Demo源代碼：

2.NSOperation

Demo源代碼：

本文目錄

前言
一、NSInvocationOperation
二、NSBlockOperation
三、NSOperation的其他用法
四、自定義NSOperation

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前言

NSOperation有三種狀態

isReady -> isExecution -> isFinish

isReady: 返回 YES 表示操作已經準備好被執行, 如果返回NO則說明還有其他沒有先前的相關步驟沒有完成。
isExecuting: 返回YES表示操作正在執行，反之則沒在執行。
isFinished : 返回YES表示操作執行成功或者被取消了

NSOperationQueue只有當它管理的所有操作的isFinished屬性全標爲YES以後操作才停止出列，也就是隊列停止運行，所以正確實現這個方法對於避免死鎖很關鍵。

1.上一講簡單介紹了NSThread的使用，雖然也可以實現多線程編程，但是需要我們去管理線程的生命週期，還要考慮線程同步、加鎖問題，造成一些性能上的開銷。我們也可以配合使用NSOperation和NSOperationQueue實現多線程編程，實現步驟大致是這樣的：

1> 先將需要執行的操作封裝到一個NSOperation對象中

2> 然後將NSOperation對象添加到NSOperationQueue中

3> 系統會自動將NSOperation中封裝的操作放到一條新線程中執行

在此過程中，我們根本不用考慮線程的生命週期、同步、加鎖等問題

下面列舉一個應用場景，比如微博的粉絲列表：

每一行的頭像肯定要從新浪服務器下載圖片後才能顯示的，而且是需要異步下載。這時候你就可以把每一行的圖片下載操作封裝到一個NSOperation對象中，上面有6行，所以要創建6個NSOperation對象，然後添加到NSOperationQueue中，分別下載不同的圖片，下載完畢後，回到對應的行將圖片顯示出來。

2.默認情況下，NSOperation並不具備封裝操作的能力，必須使用它的子類，使用NSOperation子類的方式有3種：

1> NSInvocationOperation

2> NSBlockOperation

3> 自定義子類繼承NSOperation，實現內部相應的方法

這講先介紹如何用NSOperation封裝一個操作，後面再結合NSOperationQueue來使用。

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一、NSInvocationOperation

1 NSInvocationOperation *operation = [[[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run:) object:@"mj"] autorelease];
2 [operation start];

* 第1行初始化了一個NSInvocationOperation對象，它是基於一個對象和selector來創建操作

* 第2行調用了start方法，緊接着會馬上執行封裝好的操作，也就是會調用self的run:方法，並且將@"mj"作爲方法參數

* 這裏要注意：默認情況下，調用了start方法後並不會開一條新線程去執行操作，而是在當前線程同步執行操作。只有將operation放到一個NSOperationQueue中，纔會異步執行操作。

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二、NSBlockOperation

1.同步執行一個操作

1 NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^(){
2         NSLog(@"執行了一個新的操作");
3 }];
4  // 開始執行任務
5 [operation start];

* 第1行初始化了一個NSBlockOperation對象，它是用一個Block來封裝需要執行的操作

* 第2行調用了start方法，緊接着會馬上執行Block中的內容

* 這裏還是在當前線程同步執行操作，並沒有異步執行

2.併發執行多個操作

 1 NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^(){
 2 　　NSLog(@"執行第1次操作，線程：%@", [NSThread currentThread]);
 3 }];
 4 
 5 [operation addExecutionBlock:^() {
 6 　　NSLog(@"又執行了1個新的操作，線程：%@", [NSThread currentThread]);
 7 }];
 8 
 9 [operation addExecutionBlock:^() {
10 　　NSLog(@"又執行了1個新的操作，線程：%@", [NSThread currentThread]);
11 }];
12 
13 [operation addExecutionBlock:^() {
14 　　NSLog(@"又執行了1個新的操作，線程：%@", [NSThread currentThread]);
15 }];
16 
17 // 開始執行任務
18 [operation start];

* 第1行初始化了一個NSBlockOperation對象

* 分別在第5、9、13行通過addExecutionBlock:方法添加了新的操作，包括第1行的操作，一共封裝了4個操作

* 在第18行調用start方法後，就會併發地執行這4個操作，也就是會在不同線程中執行

1 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:c07] 又執行了1個新的操作，線程：<NSThread: 0x7121d50>{name = (null), num = 1}
2 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:3f03] 又執行了1個新的操作，線程：<NSThread: 0x742e1d0>{name = (null), num = 5}
3 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:1b03] 執行第1次操作，線程：<NSThread: 0x742de50>{name = (null), num = 3}
4 2013-02-02 21:38:46.102 thread[4602:1303] 又執行了1個新的操作，線程：<NSThread: 0x7157bf0>{name = (null), num = 4}

可以看出，每個操作所在線程的num值都不一樣，說明是不同線程

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三、NSOperation的其他用法

1.取消操作

operation開始執行之後, 默認會一直執行操作直到完成，我們也可以調用cancel方法中途取消操作

[operation cancel];

2.在操作完成後做一些事情

如果想在一個NSOperation執行完畢後做一些事情，就調用NSOperation的setCompletionBlock方法來設置想做的事情

operation.completionBlock = ^() {
    NSLog(@"執行完畢");
};

當operation封裝的操作執行完畢後，就會回調Block裏面的內容

NSOperation進階

優先級

跟NSThread一樣，NSOpertion也可以設置優先級。

@property NSOperationQueuePriority queuePriority;

執行順序（依賴）

有些時候想要控制執行順序，使用NSOpreation會方便多了，使用NSOpreation的Dependency就可以實現這種功能。

  NSBlockOperation *operation2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"excute operation2");        
  }];
  NSBlockOperation *operation1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"excute operation1");
  }];
  [ope0ration2 addDependency:ope0ration1];
  [queue addOperation:ope0ration1];    
  [queue addOperation:ope0ration2];

上面先執行第一個operation1,等operation1返回isFinish爲YES，即operation1完成了，纔會執行operation2。

注意死鎖:一定不可以循環依賴，像A依賴B，B依賴A，一定不要這樣做

CompletionBlock

這個比較容易理解，就是每個NSOperation執行完畢之後，就會執行該block

NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"執行操作");
}];
[operation setCompletionBlock:^{
    NSLog(@"執行操作完成");
}];
[queue addOperation:operation];

執行結果

2015-09-22 23:47:47.640 Thread Learn[21307:662442] 執行操作
2015-09-22 23:47:47.640 Thread Learn[21307:662482] 執行操作完成

取消

如前面所說，NSOperation有三種狀態，isReady -> isExecuting -> isFinish，如果在Ready的狀態中對NSOperation進行取消，NSOperation會進入Finish狀態。但是Operation已經開始執行了，就會一直運行到結束，或者由我們進行顯示取消。也就是說Operation已經在executing狀態，我們調用cancle方法系統不會中止線程的，這需要我們在任務過程中檢測取消事件，並中止線程的執行，還要注意一點我們要釋放內存或資源。還是看一下實例代碼：

- (IBAction)startNSOperation:(id)sender {

    self.blockOperation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{

    if ([self.blockOperation isCancelled]) {
        NSLog(@"取消了");
        return;
    }
    //如果檢測還沒取消
    //TODO：這裏請求網絡，獲取數據..


    if ([self.blockOperation isCancelled]) {
        NSLog(@"取消了");
        return;
    }    
    //如果檢測還沒取消
    //TODO：獲取到了數據刷新界面...
    }];

    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    [queue addOperation:self.blockOperation];
}

這種取消跟NSThread有點相似，調用cancle不會退出線程，需要你自已去中止線程，再exit;

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四、自定義NSOperation

如果NSInvocationOperation和NSBlockOperation不能滿足需求，我們可以直接新建子類繼承NSOperation，並添加任何需要執行的操作。如果只是簡單地自定義NSOperation，只需要重載-(void)main這個方法，在這個方法裏面添加需要執行的操作。

下面寫個子類DownloadOperation來下載圖片

不支持併發

1.繼承NSOperation，重寫main方法

DownloadOperation.h

#import <Foundation/Foundation.h>
@protocol DownloadOperationDelegate;

@interface DownloadOperation : NSOperation
// 圖片的url路徑
@property (nonatomic, copy) NSString *imageUrl;
// 代理
@property (nonatomic, assign) id<DownloadOperationDelegate> delegate;

- (id)initWithUrl:(NSString *)url delegate:(id<DownloadOperationDelegate>)delegate;
@end

// 圖片下載的協議
@protocol DownloadOperationDelegate <NSObject>
- (void)downloadFinishWithImage:(UIImage *)image;
@end

DownloadOperation.m

 1 #import "DownloadOperation.h"
 2 
 3 @implementation DownloadOperation
 4 @synthesize delegate = _delegate;
 5 @synthesize imageUrl = _imageUrl;
 6 
 7 // 初始化
 8 - (id)initWithUrl:(NSString *)url delegate:(id<DownloadOperationDelegate>)delegate {
 9     if (self = [super init]) {
10         self.imageUrl = url;
11         self.delegate = delegate;
12     }
13     return self;
14 }
15 // 釋放內存
16 - (void)dealloc {
17     [super dealloc];
18     [_imageUrl release];
19 }
20 
21 // 執行主任務
22 - (void)main {
23     // 新建一個自動釋放池，如果是異步執行操作，那麼將無法訪問到主線程的自動釋放池
24     @autoreleasepool {
25         // ....
26     }
27 }
28 @end

* 在第22行重載了main方法，等會就把下載圖片的代碼寫到這個方法中

* 如果這個DownloadOperation是在異步線程中執行操作，也就是說main方法在異步線程調用，那麼將無法訪問主線程的自動釋放池，所以在第24行創建了一個屬於當前線程的自動釋放池

2.正確響應取消事件

* 默認情況下，一個NSOperation開始執行之後，會一直執行任務到結束，就比如上面的DownloadOperation，默認會執行完main方法中的所有代碼。

* NSOperation提供了一個cancel方法，可以取消當前的操作。

* 如果是自定義NSOperation的話，需要手動處理這個取消事件。比如，一旦調用了cancel方法，應該馬上終止main方法的執行，並及時回收一些資源。

* 處理取消事件的具體做法是：在main方法中定期地調用isCancelled方法檢測操作是否已經被取消，也就是說是否調用了cancel方法，如果返回YES，表示已取消，則立即讓main方法返回。

* 以下地方可能需要調用isCancelled方法:

在執行任何實際的工作之前，也就是在main方法的開頭。因爲取消可能發生在任何時候，甚至在operation執行之前。
執行了一段耗時的操作之後也需要檢測操作是否已經被取消

 1 - (void)main {
 2     // 新建一個自動釋放池，如果是異步執行操作，那麼將無法訪問到主線程的自動釋放池
 3     @autoreleasepool {
 4         if (self.isCancelled) return;
 5         
 6         // 獲取圖片數據
 7         NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.imageUrl];
 8         NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
 9         
10         if (self.isCancelled) {
11             url = nil;
12             imageData = nil;
13             return;
14         }
15         
16         // 初始化圖片
17         UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];
18         
19         if (self.isCancelled) {
20             image = nil;
21             return;
22         }
23         
24         if ([self.delegate respondsToSelector:@selector(downloadFinishWithImage:)]) {
25             // 把圖片數據傳回到主線程
26             [(NSObject *)self.delegate performSelectorOnMainThread:@selector(downloadFinishWithImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
27         }
28     }
29 }

* 在第4行main方法的開頭就先判斷operation有沒有被取消。如果被取消了，那就沒有必要往下執行了

* 經過第8行下載圖片後，在第10行也需要判斷操作有沒有被取消

* 總之，執行了一段比較耗時的操作之後，都需要判斷操作有沒有被取消

* 圖片下載完畢後，在第26行將圖片數據傳遞給了代理(delegate)對象

支持併發

自定義併發的NSOperation就麻煩多了，需要實現以下方法，我們可以看一下下面這個表（來自蘋果官方）：

3.GCD

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多線程 NSThread,NSOperation,GCD

一、NSInvocationOperation

二、NSBlockOperation

1.同步執行一個操作

2.併發執行多個操作

三、NSOperation的其他用法

1.取消操作

2.在操作完成後做一些事情

優先級

執行順序（依賴）

CompletionBlock

取消

四、自定義NSOperation

1.繼承NSOperation，重寫main方法

DownloadOperation.h

DownloadOperation.m

2.正確響應取消事件

@class #import #include辨析

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