NSThread

1、进程 & 线程

#定义与划分尺度：

• 程序的一次执行过程就是进程，它是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
• 线程是进程的一个实体，是进程内的一个执行单元，一个进程至少有一个线程。

#地址空间：

• 进程有自己独立的虚拟地址空间，而线程共享进程的地址空间。

#拥有的资源：

• 进程是资源分配和拥有的单位；同一个进程内的线程共享进程资源。

#执行单位：

• 线程是CPU调度和分派的基本单位，而进程不是。

#并发：

• 二者均可并发执行（打开多个应用为进程并发；多线程同时执行下载任务为线程并发）。

2、并发 & 并行

1、场景：

并发，一个处理器同时处理多个任务。

并行，多个处理器或多核的处理器同时处理多个不同的任务。

2、概念区分：

并发(Concurrency)：在同一时刻只能有一条指令执行，但多个指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个线程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的。

并行(Parallel)：在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行，无论从微观还是从宏观来看，二者都是一起执行的。

3、多线程

为什么要有多线程？

iOS应用中主线程用来处理界面更新、响应用户触摸事件等。在主线程中执行大量耗时操作会造成主线程阻塞，进而出现卡顿现象以致影响使用和用户体验。故需要将这种耗时操作放到其他的线程中执行。所以多线程编程是防止主线程堵塞，增加运行效率的最佳方法。

为什么不无限制的开辟N条新线程呢？

• 首先，线程的创建需要开销，占用一定得内存空间；
• 其次，有N条线程时处理器需要在多条线程之间频繁调度，这也需要大量开销；
• 最后，N条线程时还需要考虑到这些线程之间的通信和资源共享等问题。

有哪些多线程解决方案？

iOS支持多个层次的多线程编程，层次越高的抽象程度越高，使用也越方便，也是苹果最推荐使用的方法。根据抽象程度由低到高列出如下：

• NSThread ：

是三种方法里面相对轻量级的，需要自己管理线程的生命周期、同步、加锁问题，这会导致一定的性能开销。

• NSOperation：

是基于OC实现的，它以面向对象的方式封装了需要执行的操作，不必关心线程管理、同步等问题。NSOperation 是一个抽象基类，iOS提供了两种默认实现：NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation，也可以自定义 NSOperation。

• Grand Central Dispatch(简称GCD，iOS4才开始支持)：

提供了一些新特性、运行库来支持多核并行编程，它的关注点更高：如何在多个CPU上提升效率。

4、NSThread

4.1.生命周期

#创建

• 实例方法：创建后需要手动调用start函数来启动线程；

- (instancetype)initWithTarget:(id)target 
selector:(SEL)selector 
object:(id)argument;

- (instancetype)initWithBlock:(void (^)(void))block ;

第一种实例化方法中，参数selector会在刚创建的线程对象执行start方法之后被调用，且是在当前新线程中调用。

• 类方法：自动启动线程，无需手动调用start函数。

+ (void)detachNewThreadWithBlock:(void (^)(void))block ;

+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector 
toTarget:(id)target 
withObject:(id)argument;

• 分类创建：NSObject(NSThreadPerformAdditions)

- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector 
withObject:(id)arg;

#就绪

• 将线程放进可调度线程池,等待被CPU调度:

[threadObj start]；//注意：同一个线程对象不能连续调用start方法！

#运行

• CPU负责调度线程池中处于”就绪状态”的线程。

#阻塞

• 正在运行的线程,可以用休眠或者锁来阻塞线程的执行。

+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;

• 互斥锁

@synchronized(self)

#死亡

一般情况下（不考虑引用、runloop），线程执行完任务后会自动销毁。也可以在满足某条件后调用exit方法，强制线程退出。

[NSThread exit];

4.2.线程间通信

• 指定当前线程执行操作

[self performSelector:@selector(run)];
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil];
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:5.0];

• 在主线程指定其他线程执行操作

[self performSelector:@selector(run) onThread:newThread withObject:nil waitUntilDone:YES]; 
[self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];

• 在其他线程中指定主线程执行操作

[self performSelectorOnMainThread:@selector(run) withObject:nil waitUntilDone:YES];

4.3.线程同步

多个线程同时读写同一份共享资源时，可能会引起冲突。线程同步是指在一定时间内只允许某一个线程访问某个资源。OC 中实现线程加锁有 NSLock 和 @synchronized 等方式。

• NSLock 创建锁对象、加锁和解锁:

NSLock * lock = [[NSLock alloc]init];
  
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    [lock lock];
    // do work
    [lock unlock];
});

• @synchronized()指令对一段代码进行加锁。它需要一个参数，该参数可以是任何的OC对象，包括self。这个对象就是互斥信号量。

@synchronized(self)  {
    // do work
}

5、线程保活

默认情况下，子线程在执行完任务之后，会自动销毁。如果想复用此线程或者继续在此线程上执行其他任务，则需要让此线程一直活着而不被销毁；

思路：给子线程所在runloop添加事件源，如端口或自定义source，保证此runloop不退出。需要停止子线程时，停止线程所在runloop即可~

// 自定义线程
@interface HelThread : NSThread
@end


// 线程生命周期管理类
@interface HelThreadHelper : NSObject

/// 线程初始化
/// @param name 线程名
-(instancetype)initWithName:(NSString*)name;

/// 开启线程
- (void)start;

/// 停止当前线程
- (void)stop;

/// 获取线程
-(NSThread *)getThread;

@end

#import "HelThreadHelper.h"

//MAKR: -HelThread
@implementation HelThread

- (void)dealloc{
    NSLog(@"++++THREAD IS DEALLOCED~");
}
@end


//MAKR: -HelThreadHelper

@interface HelThreadHelper()
@property (nonatomic, strong) HelThread *mThread;
@property (nonatomic, strong) NSCondition *mConditionLock;
@end

@implementation HelThreadHelper

//MARK: -APIs
-(instancetype)initWithName:(NSString*)name{
    self = [super init];
    if (self) {
        _mConditionLock = [[NSCondition alloc] init];
        _mThread = [[HelThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(onThreadInit:) object:nil];
        _mThread.name = name;
    }
    return self;
}

- (void)start{
    NSLog(@"+++call Start:%@", [NSThread currentThread]);
    [_mConditionLock lock];
    [_mThread start];
    [_mConditionLock wait]; // 防止多线程环境下onThreadInit中尚未设置runloop就开始在_mThread上执行任务的情况
    NSLog(@"++runloop Set finised~");
    [_mConditionLock unlock];
}

- (void)stop{
    // 回到所在线程 停止其runloop
    [self performSelector:@selector(finish) onThread:_mThread withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

-(NSThread *)getThread{
    return _mThread;
}

//MARK: -Self Business
- (void)onThreadInit:(id)obj{
    
    NSLog(@"+++runloop Start:%@", [NSThread currentThread]);
    
    // 线程保活
    CFRunLoopSourceContext context = {0};
    context.perform = DoNothingRunLoopCallback;
    
    CFRunLoopSourceRef source = CFRunLoopSourceCreate(NULL, 0, &context);
    CFRunLoopAddSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopCommonModes);
    
    [_mConditionLock lock];
    [_mConditionLock signal]; // 线程创建和设置已完成，告诉调用者可以在_mThread上执行任务了
    [_mConditionLock unlock];
    
    // 开启runloop，开始处理任务
    CFRunLoopRun(); // 开启循环，在被停止前会一直运行在这一行，不执行后面一行代码
    
    // runloop已被停止 执行清理任务
    CFRunLoopRemoveSource(CFRunLoopGetCurrent(), source, kCFRunLoopCommonModes);
    CFRelease(source);
    
    NSLog(@"+++runloop stop:%@", [NSThread currentThread]);
}

- (void)finish{
    CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent()); // 结束runloop
}

static void DoNothingRunLoopCallback(void *info){
    NSLog(@"+++runloop 回调~");
}

@end

调用示例：

#import "HelThreadHelper.h"

@interface ViewController ()
@property (nonatomic, strong) HelThreadHelper *mHelper;
@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    _mHelper = [[HelThreadHelper alloc] initWithName:@"com.Hel.MyThread"];
    [_mHelper start];
}

// 触发任务
- (IBAction)onClick:(id)sender {
    [self performSelector:@selector(onSel:)
      onThread:[_mHelper getThread]
    withObject:nil waitUntilDone:NO];
}

// 结束线程
- (IBAction)onStop:(id)sender {
    [_mHelper stop];
    _mHelper = nil; // _mHelper置为nil后，其中被强引用的_mThread线程才会销毁
}

- (void)onSel:(id)obj{
    NSLog(@"+++call onSel: THREAD:%@",[NSThread currentThread]);
}

分别点击开始和结束按钮，执行任务和结束线程：

+++call Start:<NSThread: 0x600003000040>{number = 1, name = main}
+++runloop Start:<HelThread: 0x6000030602c0>{number = 5, name = com.Hel.MyThread}
++runloop Set finised~
+++call onSel: THREAD:<HelThread: 0x6000030602c0>{number = 5, name = com.Hel.MyThread}
+++runloop stop:<HelThread: 0x6000030602c0>{number = 5, name = com.Hel.MyThread}
++++THREAD IS DEALLOCED~