進程\線程

• 進程

  1. 進程 是指在系統(tǒng)中正在運行的一個應(yīng)用程序。
  2. 每個進程之間是獨立的点把，每個進程均運行在其專用的且受保護的內(nèi)存空間內(nèi)橘荠。

• 線程

  1. 1個進程由多個線程組成(1個進程至少要有1個線程)。
  2. 線程是進程的基本執(zhí)行單元郎逃，一個進程的所有任務(wù)都在線程中執(zhí)行哥童。

多線程

• 多線程

  1. 1個進程中可以開啟多個線程，多個線程可以同時執(zhí)行不同的任務(wù)褒翰。
  2. 多線程可以提高程序的執(zhí)行效率贮懈。

• 多線程的原理

  1. 對于單核CPU來說，同一時間优训，CPU只能處理1個線程朵你，只有1個線程正在執(zhí)行。
  2. 多線程同時執(zhí)行的本質(zhì)：是CPU快速的在多個線程之間的切換揣非。
  3. CPU調(diào)度線程的時間足夠快抡医，就造成了多線程的“同時”執(zhí)行。
  4. 如果線程數(shù)非常多早敬，CPU會在n個線程之間切換魂拦，消耗大量的CPU資源毛仪，每個線程被調(diào)度的次數(shù)會降低，線程的執(zhí)行效率降低芯勘。

• 多線程的優(yōu)點

  1. 能適當(dāng)提高程序的執(zhí)行效率箱靴。
  2. 能適當(dāng)提高資源的利用率(CPU、內(nèi)存)荷愕。
  3. 線程上的任務(wù)執(zhí)行完成后衡怀，線程會自動銷毀。

• 多線程的缺點

  1. 開啟線程需要占用一定的內(nèi)存空間(默認情況下安疗，每一個線程都占用512KB)抛杨，如果開啟大量的線程，會占用大量的內(nèi)存空間荐类，降低程序的性能怖现。
  2. 線程越多，CPU在調(diào)用線程上的開銷就越大玉罐。
  3. 程序設(shè)計更加復(fù)雜屈嗤，比如線程間的通信、多線程的數(shù)據(jù)共享吊输。

• 主線程

  1. 一個程序運行后饶号，默認會開啟1個線程，稱為“主線程”或“UI線程”季蚂。
  2. 主線程一般用來刷新UI界面茫船，處理UI事件。
  3. 主線程使用注意：別將耗時的操作放到主線程中扭屁，因為耗時操作會卡住主線程算谈，嚴重影響UI的流暢度，給用戶一種卡的壞體驗料滥。

同步和異步

• 同步執(zhí)行

  1. 寫程序的時候都是從上到下然眼，從左到右，代碼執(zhí)行順序也是從上到下從右到左幔欧。
  2. 1個線程執(zhí)行多個任務(wù)，也是依次執(zhí)行a->b->c丽声。
  3. 1個線程同一時間執(zhí)行1個任務(wù)礁蔗。

• 異步執(zhí)行

  1. 多個線程可以同時執(zhí)行多個任務(wù)。
  2. 多個線程執(zhí)行多個任務(wù)可以同時執(zhí)行a雁社，b浴井，c。

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event { 
    // 異步執(zhí)行
    [self performSelectorInBackground:@selector(test) withObject:nil];
    NSLog(@"over");
}

// 演示耗時操作
- (void)test {
    for (int i = 0; i < 1000 ; i++) {
        // 操作椕鼓欤空間 速度特別快
        // int n = 10;
        // 操作堆空間磺浙，速度慢
        // NSString *str = [NSString stringWithFormat:@"abc %d",i];
        // io操作  input output
        NSLog(@"abc");
    }
}

iOS中多線程的實現(xiàn)方案

• 技術(shù)方案

  1. pthread洪囤，C語言的一套通用的多線程API，適用于UNIX\Linux\Windows等系統(tǒng)撕氧，跨平臺\可移植瘤缩，使用難度大，線程生命周期需要程序員管理伦泥。
  2. NSThread剥啤，OC語言，使用更加面向?qū)ο蟛桓唵我子酶樱芍苯硬僮骶€程對象，線程生命周期需要程序員管理防楷。
  3. GCD牺丙，C語言，旨在替代NSThread等線程技術(shù)复局，充分利用設(shè)備的多核冲簿，線程生命周期自動管理。
  4. NSOperation肖揣，基于OC語言(底層是GCD)民假，比GCD多了一些更簡單實用的功能，使用更加面向?qū)ο罅牛€程生命周期自動管理羊异。

• pthread的使用

  1. 使用pthread需要導(dǎo)入頭文件#import <pthread.h>。
  2. 導(dǎo)入的頭文件是跨平臺的彤断，都是C語言的野舶。
  3. 通過intpthread_create()函數(shù)創(chuàng)建線程。
  4. 在ARC中宰衙，使用到和C語言對應(yīng)的數(shù)據(jù)類型平道，應(yīng)該使用__bridge橋接，在MRC中不需要橋接供炼。在OC中一屋，如果是ARC的話，編譯的時候會自動添加retain袋哼、release冀墨、autorelease，ARC只負責(zé)OC的代碼，不負責(zé)C的代碼，如果C語言的框架中篷就，出現(xiàn)create箩做、retain虫腋、copy骄酗，需要release，而橋接的目的就是解決這個問題悦冀。

int pthread_create(pthread_t * __restrict,
    const pthread_attr_t * __restrict,
    void *(*)(void *),
    void * __restrict);
// 參數(shù):
// 第1個參數(shù)為指向線程標示符的指針(線程編號的地址)
// 第2個參數(shù)用來設(shè)置線程屬性
// void *(*)(void *) 返回值 (函數(shù)指針)(參數(shù))
// void * 返回值類型趋翻，類似于OC中的id
// (*) 函數(shù)的指針
// (void *) 參數(shù)列表
// 第3個參數(shù)是線程調(diào)用函數(shù)指針
// 第4個參數(shù)是運行函數(shù)的參數(shù)

// 返回值:
// 返回0 線程創(chuàng)建成功 此時第1個參數(shù)是新線程的編號
// 非0 線程創(chuàng)建失敗 返回對應(yīng)錯誤碼

pthread的使用

• NSThread
  1. NSThread線程的執(zhí)行是異步的。
  2. 面向?qū)ο蟮姆绞絼?chuàng)建子線程雏门。

// 通過NSThread開啟1個子線程的3種方式
- (instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)argument;
+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)argument;
- (void)performSelectorInBackground:(SEL)aSelector withObject:(id)arg;

NSThread的使用

• 線程的狀態(tài)
  1. 當(dāng)啟動線程后嘿歌，線程的方法并沒有立即執(zhí)行，而是進入就緒狀態(tài)茁影，等待CPU的調(diào)用宙帝。
  2. 線程的狀態(tài)分為新生狀態(tài)、就緒狀態(tài)募闲、運行狀態(tài)步脓、死亡狀態(tài)、阻塞狀態(tài)浩螺。
  3. 終止線程前靴患，要釋放之前分配的內(nèi)存。如果是ARC要出，需要清理C語言框架創(chuàng)建的對象鸳君，否則會出現(xiàn)內(nèi)存泄露。

線程的狀態(tài)

• 線程常用屬性
  1. 線程名稱：設(shè)置線程名稱可以當(dāng)線程執(zhí)行的方法內(nèi)部出現(xiàn)異常的時候記錄異常和當(dāng)前線程患蹂。
  2. 線程優(yōu)先級：內(nèi)核調(diào)度算法在決定該運行哪個線程時或颊，會把線程的優(yōu)先級作為考量因素，較高優(yōu)先級的線程會比較低優(yōu)先級的線程具有更多的運行機會传于。較高優(yōu)先級不保證你的線程具有執(zhí)行的時間囱挑，只是相比較低優(yōu)先級的線程，它更有可能被調(diào)度器選擇執(zhí)行而已沼溜。

線程的屬性

多線程訪問共享資源的問題

• 互斥鎖(線程同步)
  1. 如果多個線程同時讀寫一個公共變量(屬性)平挑，可能會出現(xiàn)問題。
  2. 為解決上面的問題系草，在代碼中加入互斥鎖(線程同步)：
     • 互斥鎖保證鎖內(nèi)的代碼同一時間通熄，只有一個線程能夠執(zhí)行鎖住的代碼塊。
     • 互斥鎖的參數(shù)必須是一個對象找都，任意一個對象都可以唇辨，但是不能是線程執(zhí)行方法中定義的對象，一般用self即可檐嚣。
     • 互斥鎖的原理：每一個對象(NSObject)內(nèi)部都有一個鎖(變量)助泽，當(dāng)有線程要進入@synchronized到代碼塊中會先檢查對象的鎖是打開還是關(guān)閉狀態(tài)，默認鎖是打開狀態(tài)(1)嚎京，如果是線程執(zhí)行到代碼塊內(nèi)部會先上鎖(0)嗡贺。如果鎖被關(guān)閉，再有線程要執(zhí)行代碼塊就先等待鞍帝，直到鎖打開才可以進入诫睬。
     • 加鎖后程序執(zhí)行的效率比不加鎖的時候要低，因為線程要等待鎖帕涌，但是鎖保證了多個線程同時操作全局變量的安全性摄凡。

線程執(zhí)行到@synchronized
① 檢查鎖的狀態(tài) 如果是開鎖狀態(tài)(1)轉(zhuǎn)到② 如果上鎖(0)轉(zhuǎn)到⑤
② 上鎖(0)
③ 執(zhí)行代碼塊
④ 執(zhí)行完畢 開鎖(1)
⑤ 線程等待(就緒狀態(tài))

未使用互斥鎖 多線程同時訪問共享資源引起的問題

使用互斥鎖解決多線程訪問共享資源的問題

• 原子屬性

  1. 屬性中的修飾符：
     • nonatomic：非原子屬性。
     • atomic：原子屬性(線程安全)蚓曼，針對多線程設(shè)計的亲澡，屬性的修飾符默認值就是atomic。保證同一時間只有一個線程能夠?qū)懭?但是同一時間多個線程都可以取值)纫版。atomic本身就是一把鎖(自旋鎖)床绪。單寫多讀：單個線程寫入，多個線程可以讀取其弊。
  2. 自旋鎖和互斥鎖：
     • 相同點：都能保證同一個時間只有一個線程能夠執(zhí)行鎖定范圍內(nèi)代碼癞己。
     • 不同點：①互斥鎖：如果發(fā)現(xiàn)其他線程正在執(zhí)行鎖定代碼，線程會進入休眠(就緒狀態(tài))梭伐，等其它線程時間片到打開鎖后痹雅，線程會被喚醒(執(zhí)行)。
     • 自旋鎖：如果發(fā)現(xiàn)有其它線程正在鎖定代碼糊识，線程會用死循環(huán)的方式绩社，一直等待鎖定的代碼執(zhí)行完成，自旋鎖更適合執(zhí)行不耗時的代碼技掏。
     • 無論什么鎖铃将，性能都會有損耗(用性能換取數(shù)據(jù)安全性)。

• 線程安全

  1. 線程是不安全的哑梳，多個線程同時操作同一個全局變量劲阎。
  2. 線程安全：在多個線程進行讀寫操作時，仍然能夠保證數(shù)據(jù)的正確鸠真。
  3. UI線程(主線程)：
     • 幾乎所有UIKit提供的類都不是線程安全的悯仙。
     • 所有更新UI的操作都在主線程上執(zhí)行。
     • Mutable線程是不安全的吠卷。