iOS多線程：『NSOperation、NSOperationQueue』詳盡總結(jié)

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本文來自Walking Boy的博客

本文用來介紹 iOS 多線程中 NSOperation、NSOperationQueue 的相關(guān)知識(shí)以及使用方法砾医。

1. NSOperation、NSOperationQueue 簡(jiǎn)介

NSOperation衣厘、NSOperationQueue 是蘋果提供給我們的一套多線程解決方案如蚜。實(shí)際上 NSOperation、NSOperationQueue 是基于 GCD 更高一層的封裝影暴，完全面向?qū)ο蟠戆睢５潜?GCD 更簡(jiǎn)單易用、代碼可讀性也更高型宙。

為什么要使用 NSOperation撬呢、NSOperationQueue？

  1. 可添加完成的代碼塊妆兑，在操作完成后執(zhí)行魂拦。
  2. 添加操作之間的依賴關(guān)系，方便的控制執(zhí)行順序搁嗓。
  3. 設(shè)定操作執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)芯勘。
  4. 可以很方便的取消一個(gè)操作的執(zhí)行。
  5. 使用 KVO 觀察對(duì)操作執(zhí)行狀態(tài)的更改：isExecuteing腺逛、isFinished荷愕、isCancelled。

2. NSOperation棍矛、NSOperationQueue 操作和操作隊(duì)列

既然是基于 GCD 的更高一層的封裝安疗。那么，GCD 中的一些概念同樣適用于 NSOperation茄靠、NSOperationQueue。在 NSOperation蝶桶、NSOperationQueue 中也有類似的任務(wù)（操作）和隊(duì)列（操作隊(duì)列）的概念慨绳。

  • 操作（Operation）：

    執(zhí)行操作的意思，換句話說就是你在線程中執(zhí)行的那段代碼真竖。

    在 GCD 中是放在 block 中的脐雪。在 NSOperation 中，我們使用 NSOperation 子類 NSInvocationOperation恢共、NSBlockOperation战秋，或者自定義子類來封裝操作。

  • 操作隊(duì)列（Operation Queues）：

    這里的隊(duì)列指操作隊(duì)列讨韭，即用來存放操作的隊(duì)列脂信。不同于 GCD 中的調(diào)度隊(duì)列 FIFO（先進(jìn)先出）的原則癣蟋。NSOperationQueue 對(duì)于添加到隊(duì)列中的操作，首先進(jìn)入準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)（就緒狀態(tài)取決于操作之間的依賴關(guān)系）狰闪，然后進(jìn)入就緒狀態(tài)的操作的開始執(zhí)行順序（非結(jié)束執(zhí)行順序）由操作之間相對(duì)的優(yōu)先級(jí)決定（優(yōu)先級(jí)是操作對(duì)象自身的屬性）疯搅。

    操作隊(duì)列通過設(shè)置最大并發(fā)操作數(shù)（maxConcurrentOperationCount）來控制并發(fā)、串行埋泵。

    NSOperationQueue 為我們提供了兩種不同類型的隊(duì)列：主隊(duì)列和自定義隊(duì)列幔欧。主隊(duì)列運(yùn)行在主線程之上，而自定義隊(duì)列在后臺(tái)執(zhí)行丽声。

3. NSOperation礁蔗、NSOperationQueue 使用步驟

NSOperation 需要配合 NSOperationQueue 來實(shí)現(xiàn)多線程。因?yàn)槟J(rèn)情況下雁社，NSOperation 單獨(dú)使用時(shí)系統(tǒng)同步執(zhí)行操作浴井，配合 NSOperationQueue 我們能更好的實(shí)現(xiàn)異步執(zhí)行。

NSOperation 實(shí)現(xiàn)多線程的使用步驟分為三步：

  1. 創(chuàng)建操作：先將需要執(zhí)行的操作封裝到一個(gè) NSOperation 對(duì)象中歧胁。
  2. 創(chuàng)建隊(duì)列：創(chuàng)建 NSOperationQueue 對(duì)象滋饲。
  3. 將操作加入到隊(duì)列中：將 NSOperation 對(duì)象添加到 NSOperationQueue 對(duì)象中。

之后呢喊巍，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)將 NSOperationQueue 中的 NSOperation 取出來屠缭，在新線程中執(zhí)行操作。

下面我們來學(xué)習(xí)下 NSOperation 和 NSOperationQueue 的基本使用崭参。

4. NSOperation 和 NSOperationQueue 基本使用

4.1 創(chuàng)建操作

NSOperation 是個(gè)抽象類呵曹，不能用來封裝操作。我們只有使用它的子類來封裝操作何暮。我們有三種方式來封裝操作奄喂。

  1. 使用子類 NSInvocationOperation
  2. 使用子類 NSBlockOperation
  3. 自定義繼承自 NSOperation 的子類，通過實(shí)現(xiàn)內(nèi)部相應(yīng)的方法來封裝操作海洼。

在不使用 NSOperationQueue跨新，單獨(dú)使用 NSOperation 的情況下系統(tǒng)同步執(zhí)行操作，下面我們學(xué)習(xí)以下操作的三種創(chuàng)建方式坏逢。

4.1.1 使用子類 NSInvocationOperation

/**
 * 使用子類 NSInvocationOperation
 */
- (void)useInvocationOperation {
    // 1.創(chuàng)建 NSInvocationOperation 對(duì)象
    NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
    // 2.調(diào)用 start 方法開始執(zhí)行操作
    [op start];
}
/**
 * 任務(wù)1
 */
- (void)task1 {
    for (int i = 0; i < 2; i++) {
        [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
        NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
    }
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看到：在沒有使用 NSOperationQueue域帐、在主線程中單獨(dú)使用使用子類 NSInvocationOperation 執(zhí)行一個(gè)操作的情況下，操作是在當(dāng)前線程執(zhí)行的是整，并沒有開啟新線程肖揣。

如果在其他線程中執(zhí)行操作，則打印結(jié)果為其他線程浮入。

// 在其他線程使用子類 NSInvocationOperation
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(useInvocationOperation) toTarget:self withObject:nil];

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看到：在其他線程中單獨(dú)使用子類 NSInvocationOperation龙优，操作是在當(dāng)前調(diào)用的其他線程執(zhí)行的，并沒有開啟新線程事秀。

下邊再來看看 NSBlockOperation彤断。

4.1.2 使用子類 NSBlockOperation

/**
 * 使用子類 NSBlockOperation
 */
- (void)useBlockOperation {
    // 1.創(chuàng)建 NSBlockOperation 對(duì)象
    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    // 2.調(diào)用 start 方法開始執(zhí)行操作
    [op start];
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看到：在沒有使用 NSOperationQueue野舶、在主線程中單獨(dú)使用 NSBlockOperation 執(zhí)行一個(gè)操作的情況下，操作是在當(dāng)前線程執(zhí)行的瓦糟，并沒有開啟新線程筒愚。

注意：和上邊 NSInvocationOperation 使用一樣。因?yàn)榇a是在主線程中調(diào)用的菩浙，所以打印結(jié)果為主線程巢掺。如果在其他線程中執(zhí)行操作，則打印結(jié)果為其他線程劲蜻。

但是陆淀，NSBlockOperation 還提供了一個(gè)方法 addExecutionBlock:，通過 addExecutionBlock: 就可以為 NSBlockOperation 添加額外的操作先嬉。這些操作（包括 blockOperationWithBlock 中的操作）可以在不同的線程中同時(shí)（并發(fā)）執(zhí)行轧苫。只有當(dāng)所有相關(guān)的操作已經(jīng)完成執(zhí)行時(shí)，才視為完成疫蔓。

如果添加的操作多的話含懊，blockOperationWithBlock: 中的操作也可能會(huì)在其他線程（非當(dāng)前線程）中執(zhí)行，這是由系統(tǒng)決定的衅胀，并不是說添加到 blockOperationWithBlock: 中的操作一定會(huì)在當(dāng)前線程中執(zhí)行岔乔。（可以使用 addExecutionBlock: 多添加幾個(gè)操作試試）。

/**
 * 使用子類 NSBlockOperation
 * 調(diào)用方法 AddExecutionBlock:
 */
- (void)useBlockOperationAddExecutionBlock {
    // 1.創(chuàng)建 NSBlockOperation 對(duì)象
    NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    // 2.添加額外的操作
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"5---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"6---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"7---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [op addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"8---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    // 3.調(diào)用 start 方法開始執(zhí)行操作
    [op start];
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看出：使用子類 NSBlockOperation滚躯，并調(diào)用方法 AddExecutionBlock: 的情況下雏门，blockOperationWithBlock:方法中的操作 和 addExecutionBlock: 中的操作是在不同的線程中異步執(zhí)行的。而且掸掏，這次執(zhí)行結(jié)果中 blockOperationWithBlock:方法中的操作也不是在當(dāng)前線程（主線程）中執(zhí)行的茁影。從而印證了blockOperationWithBlock: 中的操作也可能會(huì)在其他線程（非當(dāng)前線程）中執(zhí)行。

一般情況下丧凤，如果一個(gè) NSBlockOperation 對(duì)象封裝了多個(gè)操作募闲。NSBlockOperation 是否開啟新線程，取決于操作的個(gè)數(shù)愿待。如果添加的操作的個(gè)數(shù)多浩螺，就會(huì)自動(dòng)開啟新線程。當(dāng)然開啟的線程數(shù)是由系統(tǒng)來決定的呼盆。

4.1.3 使用自定義繼承自 NSOperation 的子類

如果使用子類 NSInvocationOperation年扩、NSBlockOperation 不能滿足日常需求蚁廓，我們可以使用自定義繼承自 NSOperation 的子類访圃。可以通過重寫 main 或者 start 方法 來定義自己的 NSOperation 對(duì)象相嵌。重寫main方法比較簡(jiǎn)單腿时，我們不需要管理操作的狀態(tài)屬性 isExecuting 和 isFinished况脆。當(dāng) main 執(zhí)行完返回的時(shí)候，這個(gè)操作就結(jié)束了批糟。

先定義一個(gè)繼承自 NSOperation 的子類格了，重寫main方法。

// YSCOperation.h 文件
#import <foundation foundation.h="">
@interface YSCOperation : NSOperation
@end
// YSCOperation.m 文件
#import "YSCOperation.h"
@implementation YSCOperation
- (void)main {
    if (!self.isCancelled) {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2];
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]);
        }
    }
}
@end</foundation>

然后使用的時(shí)候?qū)腩^文件YSCOperation.h徽鼎。

/**
 * 使用自定義繼承自 NSOperation 的子類
 */
- (void)useCustomOperation {
    // 1.創(chuàng)建 YSCOperation 對(duì)象
    YSCOperation *op = [[YSCOperation alloc] init];
    // 2.調(diào)用 start 方法開始執(zhí)行操作
    [op start];
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看出：在沒有使用 NSOperationQueue盛末、在主線程單獨(dú)使用自定義繼承自 NSOperation 的子類的情況下，是在主線程執(zhí)行操作否淤，并沒有開啟新線程悄但。

下邊我們來講講 NSOperationQueue 的創(chuàng)建。

4.2 創(chuàng)建隊(duì)列

NSOperationQueue 一共有兩種隊(duì)列：主隊(duì)列石抡、自定義隊(duì)列檐嚣。其中自定義隊(duì)列同時(shí)包含了串行、并發(fā)功能啰扛。下邊是主隊(duì)列嚎京、自定義隊(duì)列的基本創(chuàng)建方法和特點(diǎn)。

  • 主隊(duì)列

    凡是添加到主隊(duì)列中的操作隐解，都會(huì)放到主線程中執(zhí)行鞍帝。

    // 主隊(duì)列獲取方法

NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
```

  • 自定義隊(duì)列（非主隊(duì)列）

    添加到這種隊(duì)列中的操作，就會(huì)自動(dòng)放到子線程中執(zhí)行厢漩。

    同時(shí)包含了：串行膜眠、并發(fā)功能。

    // 自定義隊(duì)列創(chuàng)建方法

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
```

4.3 將操作加入到隊(duì)列中

上邊我們說到 NSOperation 需要配合 NSOperationQueue 來實(shí)現(xiàn)多線程溜嗜。

那么我們需要將創(chuàng)建好的操作加入到隊(duì)列中去宵膨。總共有兩種方法：

  1. - (void)addOperation:(NSOperation *)op;

    需要先創(chuàng)建操作炸宵，再將創(chuàng)建好的操作加入到創(chuàng)建好的隊(duì)列中去辟躏。

    /**
 * 使用 addOperation: 將操作加入到操作隊(duì)列中
 */
- (void)addOperationToQueue {
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 2.創(chuàng)建操作
    // 使用 NSInvocationOperation 創(chuàng)建操作1
    NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
    // 使用 NSInvocationOperation 創(chuàng)建操作2
    NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task2) object:nil];
    // 使用 NSBlockOperation 創(chuàng)建操作3
    NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [op3 addExecutionBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    // 3.使用 addOperation: 添加所有操作到隊(duì)列中
     [queue addOperation:op1]; // [op1 start]
    [queue addOperation:op2]; // [op2 start]
    [queue addOperation:op3]; // [op3 start]
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看出：使用 NSOperation 子類創(chuàng)建操作，并使用 addOperation: 將操作加入到操作隊(duì)列后能夠開啟新線程土全，進(jìn)行并發(fā)執(zhí)行捎琐。

  1. - (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;

    無需先創(chuàng)建操作，在 block 中添加操作裹匙，直接將包含操作的 block 加入到隊(duì)列中瑞凑。

/**
 * 使用 addOperationWithBlock: 將操作加入到操作隊(duì)列中
 */
- (void)addOperationWithBlockToQueue {
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 2.使用 addOperationWithBlock: 添加操作到隊(duì)列中
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看出：使用 addOperationWithBlock: 將操作加入到操作隊(duì)列后能夠開啟新線程，進(jìn)行并發(fā)執(zhí)行概页。

5. NSOperationQueue 控制串行執(zhí)行籽御、并發(fā)執(zhí)行

之前我們說過，NSOperationQueue 創(chuàng)建的自定義隊(duì)列同時(shí)具有串行、并發(fā)功能技掏，上邊我們演示了并發(fā)功能铃将，那么他的串行功能是如何實(shí)現(xiàn)的？

這里有個(gè)關(guān)鍵屬性 maxConcurrentOperationCount哑梳，叫做最大并發(fā)操作數(shù)劲阎。用來控制一個(gè)特定隊(duì)列中可以有多少個(gè)操作同時(shí)參與并發(fā)執(zhí)行。

注意：這里 maxConcurrentOperationCount 控制的不是并發(fā)線程的數(shù)量鸠真，而是一個(gè)隊(duì)列中同時(shí)能并發(fā)執(zhí)行的最大操作數(shù)悯仙。而且一個(gè)操作也并非只能在一個(gè)線程中運(yùn)行。

  • 最大并發(fā)操作數(shù)：maxConcurrentOperationCount

    maxConcurrentOperationCount 默認(rèn)情況下為-1，表示不進(jìn)行限制，可進(jìn)行并發(fā)執(zhí)行霞赫。
    maxConcurrentOperationCount 為1時(shí)空免，隊(duì)列為串行隊(duì)列。只能串行執(zhí)行。
    maxConcurrentOperationCount 大于1時(shí)，隊(duì)列為并發(fā)隊(duì)列。操作并發(fā)執(zhí)行茴她，當(dāng)然這個(gè)值不應(yīng)超過系統(tǒng)限制，即使自己設(shè)置一個(gè)很大的值程奠，系統(tǒng)也會(huì)自動(dòng)調(diào)整為 min{自己設(shè)定的值丈牢，系統(tǒng)設(shè)定的默認(rèn)最大值}。

/**
 * 設(shè)置 MaxConcurrentOperationCount（最大并發(fā)操作數(shù)）
 */
- (void)setMaxConcurrentOperationCount {
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 2.設(shè)置最大并發(fā)操作數(shù)
    queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 串行隊(duì)列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 2; // 并發(fā)隊(duì)列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 8; // 并發(fā)隊(duì)列
    // 3.添加操作
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    [queue addOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
}

最大并發(fā)操作數(shù)為1 輸出結(jié)果：

image

最大并發(fā)操作數(shù)為2 輸出結(jié)果：

image
  • 可以看出：當(dāng)最大并發(fā)操作數(shù)為1時(shí)瞄沙，操作是按順序串行執(zhí)行的己沛，并且一個(gè)操作完成之后，下一個(gè)操作才開始執(zhí)行距境。當(dāng)最大操作并發(fā)數(shù)為2時(shí)申尼，操作是并發(fā)執(zhí)行的，可以同時(shí)執(zhí)行兩個(gè)操作垫桂。而開啟線程數(shù)量是由系統(tǒng)決定的师幕，不需要我們來管理。

這樣看來诬滩，是不是比 GCD 還要簡(jiǎn)單了許多霹粥？

6. NSOperation 操作依賴

NSOperation、NSOperationQueue 最吸引人的地方是它能添加操作之間的依賴關(guān)系疼鸟。通過操作依賴后控，我們可以很方便的控制操作之間的執(zhí)行先后順序。NSOperation 提供了3個(gè)接口供我們管理和查看依賴空镜。

  • - (void)addDependency:(NSOperation *)op; 添加依賴浩淘，使當(dāng)前操作依賴于操作 op 的完成矾利。
  • - (void)removeDependency:(NSOperation *)op; 移除依賴，取消當(dāng)前操作對(duì)操作 op 的依賴馋袜。
  • @property (readonly, copy) NSArray *dependencies; 在當(dāng)前操作開始執(zhí)行之前完成執(zhí)行的所有操作對(duì)象數(shù)組。

當(dāng)然舶斧，我們經(jīng)常用到的還是添加依賴操作⌒辣睿現(xiàn)在考慮這樣的需求，比如說有 A茴厉、B 兩個(gè)操作泽台，其中 A 執(zhí)行完操作，B 才能執(zhí)行操作矾缓。

如果使用依賴來處理的話怀酷，那么就需要讓操作 B 依賴于操作 A。具體代碼如下：

/**
 * 操作依賴
 * 使用方法：addDependency:
 */
- (void)addDependency {
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
    // 2.創(chuàng)建操作
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
    }];
    // 3.添加依賴
    [op2 addDependency:op1]; // 讓op2 依賴于 op1嗜闻，則先執(zhí)行op1蜕依，在執(zhí)行op2
    // 4.添加操作到隊(duì)列中
    [queue addOperation:op1];
    [queue addOperation:op2];
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看到：通過添加操作依賴，無論運(yùn)行幾次琉雳，其結(jié)果都是 op1 先執(zhí)行样眠，op2 后執(zhí)行。

7. NSOperation 優(yōu)先級(jí)

NSOperation 提供了queuePriority（優(yōu)先級(jí)）屬性翠肘，queuePriority屬性適用于同一操作隊(duì)列中的操作檐束，不適用于不同操作隊(duì)列中的操作。默認(rèn)情況下束倍，所有新創(chuàng)建的操作對(duì)象優(yōu)先級(jí)都是NSOperationQueuePriorityNormal被丧。但是我們可以通過setQueuePriority:方法來改變當(dāng)前操作在同一隊(duì)列中的執(zhí)行優(yōu)先級(jí)。

// 優(yōu)先級(jí)的取值
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
    NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
    NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
    NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
    NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
    NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};

上邊我們說過：對(duì)于添加到隊(duì)列中的操作绪妹，首先進(jìn)入準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)（就緒狀態(tài)取決于操作之間的依賴關(guān)系）甥桂，然后進(jìn)入就緒狀態(tài)的操作的開始執(zhí)行順序（非結(jié)束執(zhí)行順序）由操作之間相對(duì)的優(yōu)先級(jí)決定（優(yōu)先級(jí)是操作對(duì)象自身的屬性）。

那么邮旷，什么樣的操作才是進(jìn)入就緒狀態(tài)的操作呢格嘁？

  • 當(dāng)一個(gè)操作的所有依賴都已經(jīng)完成時(shí)，操作對(duì)象通常會(huì)進(jìn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)廊移，等待執(zhí)行糕簿。

舉個(gè)例子，現(xiàn)在有4個(gè)優(yōu)先級(jí)都是 NSOperationQueuePriorityNormal（默認(rèn)級(jí)別）的操作：op1狡孔，op2懂诗，op3，op4苗膝。其中 op3 依賴于 op2殃恒，op2 依賴于 op1，即 op3 -> op2 -> op1。現(xiàn)在將這4個(gè)操作添加到隊(duì)列中并發(fā)執(zhí)行离唐。

  • 因?yàn)?op1 和 op4 都沒有需要依賴的操作病附，所以在 op1，op4 執(zhí)行之前亥鬓，就是出于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)的操作完沪。
  • 而 op3 和 op2 都有依賴的操作（op3 依賴于 op2，op2 依賴于 op1）嵌戈，所以 op3 和 op2 都不是準(zhǔn)備就緒狀態(tài)下的操作覆积。

理解了進(jìn)入就緒狀態(tài)的操作，那么我們就理解了queuePriority 屬性的作用對(duì)象熟呛。

  • queuePriority 屬性決定了進(jìn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)下的操作之間的開始執(zhí)行順序宽档。并且，優(yōu)先級(jí)不能取代依賴關(guān)系庵朝。
  • 如果一個(gè)隊(duì)列中既包含高優(yōu)先級(jí)操作吗冤，又包含低優(yōu)先級(jí)操作，并且兩個(gè)操作都已經(jīng)準(zhǔn)備就緒九府，那么隊(duì)列先執(zhí)行高優(yōu)先級(jí)操作欣孤。比如上例中，如果 op1 和 op4 是不同優(yōu)先級(jí)的操作昔逗，那么就會(huì)先執(zhí)行優(yōu)先級(jí)高的操作降传。
  • 如果，一個(gè)隊(duì)列中既包含了準(zhǔn)備就緒狀態(tài)的操作勾怒，又包含了未準(zhǔn)備就緒的操作婆排，未準(zhǔn)備就緒的操作優(yōu)先級(jí)比準(zhǔn)備就緒的操作優(yōu)先級(jí)高。那么笔链，雖然準(zhǔn)備就緒的操作優(yōu)先級(jí)低段只，也會(huì)優(yōu)先執(zhí)行。優(yōu)先級(jí)不能取代依賴關(guān)系鉴扫。如果要控制操作間的啟動(dòng)順序赞枕，則必須使用依賴關(guān)系。

8. NSOperation坪创、NSOperationQueue 線程間的通信

在 iOS 開發(fā)過程中炕婶，我們一般在主線程里邊進(jìn)行 UI 刷新，例如：點(diǎn)擊莱预、滾動(dòng)柠掂、拖拽等事件。我們通常把一些耗時(shí)的操作放在其他線程依沮，比如說圖片下載涯贞、文件上傳等耗時(shí)操作枪狂。而當(dāng)我們有時(shí)候在其他線程完成了耗時(shí)操作時(shí)，需要回到主線程宋渔，那么就用到了線程之間的通訊州疾。

/**
 * 線程間通信
 */
- (void)communication {
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    // 2.添加操作
    [queue addOperationWithBlock:^{
        // 異步進(jìn)行耗時(shí)操作
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
            NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
        }
        // 回到主線程
        [[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
            // 進(jìn)行一些 UI 刷新等操作
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時(shí)操作
                NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
            }
        }];
    }];
}

輸出結(jié)果：

image
  • 可以看到：通過線程間的通信，先在其他線程中執(zhí)行操作皇拣，等操作執(zhí)行完了之后再回到主線程執(zhí)行主線程的相應(yīng)操作严蓖。

9. NSOperation、NSOperationQueue 線程同步和線程安全

  • 線程安全：如果你的代碼所在的進(jìn)程中有多個(gè)線程在同時(shí)運(yùn)行审磁，而這些線程可能會(huì)同時(shí)運(yùn)行這段代碼。如果每次運(yùn)行結(jié)果和單線程運(yùn)行的結(jié)果是一樣的岂座，而且其他的變量的值也和預(yù)期的是一樣的态蒂，就是線程安全的。

若每個(gè)線程中對(duì)全局變量费什、靜態(tài)變量只有讀操作钾恢，而無寫操作，一般來說鸳址，這個(gè)全局變量是線程安全的瘩蚪；若有多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行寫操作（更改變量），一般都需要考慮線程同步稿黍，否則的話就可能影響線程安全疹瘦。

  • 線程同步：可理解為線程 A 和 線程 B 一塊配合，A 執(zhí)行到一定程度時(shí)要依靠線程 B 的某個(gè)結(jié)果巡球，于是停下來言沐，示意 B 運(yùn)行；B 依言執(zhí)行酣栈，再將結(jié)果給 A险胰；A 再繼續(xù)操作。

舉個(gè)簡(jiǎn)單例子就是：兩個(gè)人在一起聊天矿筝。兩個(gè)人不能同時(shí)說話起便，避免聽不清(操作沖突)。等一個(gè)人說完(一個(gè)線程結(jié)束操作)窖维，另一個(gè)再說(另一個(gè)線程再開始操作)榆综。

下面，我們模擬火車票售賣的方式铸史，實(shí)現(xiàn) NSOperation 線程安全和解決線程同步問題奖年。

場(chǎng)景：總共有50張火車票，有兩個(gè)售賣火車票的窗口沛贪，一個(gè)是北京火車票售賣窗口陋守，另一個(gè)是上赫鸸螅火車票售賣窗口。兩個(gè)窗口同時(shí)售賣火車票水评，賣完為止猩系。

9.1 NSOperation、NSOperationQueue 非線程安全

先來看看不考慮線程安全的代碼：

/**
 * 非線程安全：不使用 NSLock
 * 初始化火車票數(shù)量中燥、賣票窗口(非線程安全)寇甸、并開始賣票
 */
- (void)initTicketStatusNotSave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
    self.ticketSurplusCount = 50;
    // 1.創(chuàng)建 queue1,queue1 代表北京火車票售賣窗口
    NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
    // 2.創(chuàng)建 queue2,queue2 代表上海火車票售賣窗口
    NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
    // 3.創(chuàng)建賣票操作 op1
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketNotSafe];
    }];
    // 4.創(chuàng)建賣票操作 op2
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketNotSafe];
    }];
    // 5.添加操作疗涉，開始賣票
    [queue1 addOperation:op1];
    [queue2 addOperation:op2];
}
/**
 * 售賣火車票(非線程安全)
 */
- (void)saleTicketNotSafe {
    while (1) {
        if (self.ticketSurplusCount > 0) {
            //如果還有票拿霉，繼續(xù)售賣
            self.ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票數(shù):%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        } else {
            NSLog(@"所有火車票均已售完");
            break;
        }
    }
}

輸出結(jié)果：

image

……

image
  • 可以看到：在不考慮線程安全，不使用 NSLock 情況下咱扣，得到票數(shù)是錯(cuò)亂的绽淘，這樣顯然不符合我們的需求，所以我們需要考慮線程安全問題闹伪。

9.2 NSOperation沪铭、NSOperationQueue 非線程安全

線程安全解決方案：可以給線程加鎖，在一個(gè)線程執(zhí)行該操作的時(shí)候偏瓤，不允許其他線程進(jìn)行操作杀怠。iOS 實(shí)現(xiàn)線程加鎖有很多種方式。@synchronized厅克、 NSLock赔退、NSRecursiveLock、NSCondition证舟、NSConditionLock离钝、pthread_mutex、dispatch_semaphore褪储、OSSpinLock卵渴、atomic(property) set/ge等等各種方式。這里我們使用 NSLock 對(duì)象來解決線程同步問題鲤竹。NSLock 對(duì)象可以通過進(jìn)入鎖時(shí)調(diào)用 lock 方法浪读，解鎖時(shí)調(diào)用 unlock 方法來保證線程安全。

考慮線程安全的代碼：

/**
 * 線程安全：使用 NSLock 加鎖
 * 初始化火車票數(shù)量辛藻、賣票窗口(線程安全)碘橘、并開始賣票
 */
- (void)initTicketStatusSave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印當(dāng)前線程
    self.ticketSurplusCount = 50;
    self.lock = [[NSLock alloc] init];  // 初始化 NSLock 對(duì)象
    // 1.創(chuàng)建 queue1,queue1 代表北京火車票售賣窗口
    NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
    // 2.創(chuàng)建 queue2,queue2 代表上海火車票售賣窗口
    NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
    queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
    // 3.創(chuàng)建賣票操作 op1
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketSafe];
    }];
    // 4.創(chuàng)建賣票操作 op2
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [weakSelf saleTicketSafe];
    }];
    // 5.添加操作吱肌，開始賣票
    [queue1 addOperation:op1];
    [queue2 addOperation:op2];
}
/**
 * 售賣火車票(線程安全)
 */
- (void)saleTicketSafe {
    while (1) {
        // 加鎖
        [self.lock lock];
        if (self.ticketSurplusCount > 0) {
            //如果還有票痘拆，繼續(xù)售賣
            self.ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票數(shù):%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        }
        // 解鎖
        [self.lock unlock];
        if (self.ticketSurplusCount <= 0) {
            NSLog(@"所有火車票均已售完");
            break;
        }
    }
}

輸出結(jié)果：

image

……

image
  • 可以看出：在考慮了線程安全，使用 NSLock 加鎖氮墨、解鎖機(jī)制的情況下纺蛆，得到的票數(shù)是正確的吐葵，沒有出現(xiàn)混亂的情況。我們也就解決了多個(gè)線程同步的問題桥氏。

10. NSOperation温峭、NSOperationQueue 常用屬性和方法歸納

10.1 NSOperation 常用屬性和方法

  1. 取消操作方法

    - (void)cancel; 可取消操作，實(shí)質(zhì)是標(biāo)記 isCancelled 狀態(tài)字支。

  2. 判斷操作狀態(tài)方法

    - (BOOL)isFinished; 判斷操作是否已經(jīng)結(jié)束凤藏。

    - (BOOL)isCancelled; 判斷操作是否已經(jīng)標(biāo)記為取消。

    - (BOOL)isExecuting; 判斷操作是否正在在運(yùn)行堕伪。

    - (BOOL)isReady; 判斷操作是否處于準(zhǔn)備就緒狀態(tài)揖庄，這個(gè)值和操作的依賴關(guān)系相關(guān)。

  3. 操作同步

    - (void)waitUntilFinished; 阻塞當(dāng)前線程欠雌，直到該操作結(jié)束蹄梢。可用于線程執(zhí)行順序的同步桨昙。

    - (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block; completionBlock 會(huì)在當(dāng)前操作執(zhí)行完畢時(shí)執(zhí)行 completionBlock检号。

    - (void)addDependency:(NSOperation *)op; 添加依賴腌歉，使當(dāng)前操作依賴于操作 op 的完成蛙酪。

    - (void)removeDependency:(NSOperation *)op; 移除依賴，取消當(dāng)前操作對(duì)操作 op 的依賴翘盖。

    @property (readonly, copy) NSArray *dependencies; 在當(dāng)前操作開始執(zhí)行之前完成執(zhí)行的所有操作對(duì)象數(shù)組桂塞。

10.2 NSOperationQueue 常用屬性和方法

  1. 取消/暫停/恢復(fù)操作

    - (void)cancelAllOperations; 可以取消隊(duì)列的所有操作。

    - (BOOL)isSuspended; 判斷隊(duì)列是否處于暫停狀態(tài)馍驯。 YES 為暫停狀態(tài)阁危，NO 為恢復(fù)狀態(tài)。

    - (void)setSuspended:(BOOL)b; 可設(shè)置操作的暫停和恢復(fù)汰瘫，YES 代表暫停隊(duì)列狂打，NO 代表恢復(fù)隊(duì)列。

  2. 操作同步

    - (void)waitUntilAllOperationsAreFinished; 阻塞當(dāng)前線程混弥，直到隊(duì)列中的操作全部執(zhí)行完畢趴乡。

  3. 添加/獲取操作

    - (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block; 向隊(duì)列中添加一個(gè) NSBlockOperation 類型操作對(duì)象。

    - (void)addOperations:(NSArray *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait; 向隊(duì)列中添加操作數(shù)組蝗拿，wait 標(biāo)志是否阻塞當(dāng)前線程直到所有操作結(jié)束

    - (NSArray *)operations; 當(dāng)前在隊(duì)列中的操作數(shù)組（某個(gè)操作執(zhí)行結(jié)束后會(huì)自動(dòng)從這個(gè)數(shù)組清除）晾捏。

    - (NSUInteger)operationCount; 當(dāng)前隊(duì)列中的操作數(shù)。

  4. 獲取隊(duì)列

    + (id)currentQueue; 獲取當(dāng)前隊(duì)列哀托，如果當(dāng)前線程不是在 NSOperationQueue 上運(yùn)行則返回 nil惦辛。

    + (id)mainQueue; 獲取主隊(duì)列。

注意：

這里的暫停和取消（包括操作的取消和隊(duì)列的取消）并不代表可以將當(dāng)前的操作立即取消仓手，而是當(dāng)當(dāng)前的操作執(zhí)行完畢之后不再執(zhí)行新的操作胖齐。

暫停和取消的區(qū)別就在于：暫停操作之后還可以恢復(fù)操作玻淑，繼續(xù)向下執(zhí)行；而取消操作之后市怎，所有的操作就清空了岁忘，無法再接著執(zhí)行剩下的操作。

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