4.1/4.2 多線程進階篇<上>（Pthread & NSThread）

来源:http://www.cnblogs.com/shorfng/archive/2016/03/25/5318557.html
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因為Pthread很少用到，所以對於Pthread的知識沒有摳那麼細緻，所以將Pthread和 NSThread放在了一起。 4.1 Pthread 4.1-1.0 創建線程 - pthread_create 4.1-1.1 __bridge 橋接 <!--?xml version="1.0" en ...


因為Pthread很少用到，所以對於Pthread的知識沒有摳那麼細緻，所以將Pthread和 NSThread放在了一起。

 

4.1 Pthread

4.1-1.0 創建線程 - pthread_create

 1 /*
 2 <#pthread_t *restrict#>  線程的id,指向線程標識符的指針，C 語言中類型的結尾通常 _t/Ref，而且不需要使用 *
 3 <#const pthread_attr_t *restrict#> 用來設置線程的屬性 (一般為 NULL)
 4 <#void *(*)(void *)#>  新建立的線程執行代碼的函數,線程開啟後需要調用的函數或方法 (指向函數的指針)
 5 <#void *restrict#>     運行函數的參數,線程的限制 (一般為 NULL)
 6 */
 7 
 8 返回值：
 9  - 若線程創建成功，則返回0
10  - 若線程創建失敗，則返回出錯編號
11 
12 pthread_create(
13           <#pthread_t *restrict#>,   // pthread_t :線程標識符.
14           <#const pthread_attr_t *restrict#>,
15           <#void *(*)(void *)#>,
16           <#void *restrict#>
17 );

 

4.1-1.1 __bridge 橋接

__bridge 橋接：
1、在c語言和OC之間,對數據類型進行轉成換 2、通過橋接告訴c語言的函數，name就由C語言去管了
橋接的目的 :  就是為了告訴編譯器如何管理記憶體，為OC添加自動記憶體管理操作
  小結 ：
  • 在 C 語言中，沒有對象的概念，對象是以結構體的方式來實現的
  • 通常，在 C 語言框架中，對象類型以 _t/Ref 結尾，而且聲明時不需要使用 *
  • C 語言中的 void * 和 OC 中的 id 是等價的
  • 在混合開發時，如果在 C 和 OC 之間傳遞數據，需要使用 __bridge 進行橋接，
  • 橋接的添加可以藉助 Xcode 的輔助功能添加
  number = 1: 表示 主線程 number != 1: 表示 子線程   C語言中 void * == OC中的id C語言的數據類型,一般以  Ref / _t
  • OC框架 Foundation
  •   C語言 Core Foundation
   4.1-1.2【代碼】Pthread 
 1 首先導入頭文件
 2 
 3 #import <pthread.h>
 4 
 5 代碼創建：
 6 
 7 // 創建線程，並且線上程中執行 demo 函數
 8 - (void)pthreadDemo {
 9 
10   pthread_t threadId = NULL;
11   NSString *str = @"Hello Pthread";
12 
13   int result = pthread_create(&threadId, NULL, demo, (__bridge void *)(str));
14 
15   if (result == 0) {
16     NSLog(@"創建線程 OK");
17   } else {
18     NSLog(@"創建線程失敗 %d", result);
19   }
20 }
21 
22 // 後臺線程調用函數
23 void *demo(void *params) {
24   NSString *str = (__bridge NSString *)(params);
25 
26   NSLog(@"%@ - %@", [NSThread currentThread], str);
27 
28   return NULL;
29 }

 

 

4.2  NSThread

 

4.2-1.0 創建線程

  • 第一種:通過NSThread的對象方法 （alloc / init - start）
  • 第二種:通過NSThread的類方法    （detachNewThreadSelector）
  • 第三種:通過NSObject的方法
 4.2-1.1 創建線程1 - 對象方法alloc/init 一個NSThread對象就代表一條線程 
1 創建方式1 : 通過NSThread的對象方法 (先創建初始化線程alloc/init , 再 start 開啟線程)   ——調試方便
2 
3 NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:<#(nonnull id)#>
4                                           selector:<#(nonnull SEL)#>
5                                             object:<#(nullable id)#> ];
 1 #import "ViewController.h"
 2 
 3 @interface ViewController ()
 4 @end
 5 
 6 @implementation ViewController
 7 
 8 - (void)viewDidLoad {
 9   [super viewDidLoad];
10   // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
11 }
12 
13 - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
14   [self threadDemo1];
15 }
16 
17 #pragma mark - 對象方法alloc/init
18 /*
19  - 在 OC 中，任何一個方法的代碼都是從上向下順序執行的
20  - 同一個方法內的代碼，都是在相同線程執行的(block除外)
21  */
22 - (void)threadDemo1 {
23   NSLog(@"before %@", [NSThread currentThread]);
24 
25   // 線程一啟動，就會線上程thread中執行self的run方法
26   NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
27                                              selector:@selector(longOperation:)
28                                                object:@"THREAD"];
29 
30   //開啟線程,通過start方法,就會將我們創建出來的當前線程加入到`可調度線程池`,供CPU調度
31   //[thread start];執行後，會在另外一個線程執行 longOperation: 方法
32   [thread start];
33 
34   NSLog(@"after %@", [NSThread currentThread]);
35 }
36 
37 - (void)longOperation:(id)obj {
38   NSLog(@"%@ - %@", [NSThread currentThread], obj);
39 }
40 
41 - (void)didReceiveMemoryWarning {
42   [super didReceiveMemoryWarning];
43   // Dispose of any resources that can be recreated.
44 }
45 
46 @end
列印結果：

2016-03-17 18:19:41.878 創建線程1 - 對象方法[2543:387435] before <NSThread: 0x7ffd28c00ca0>{number = 1, name = main}
2016-03-17 18:19:41.880 創建線程1 - 對象方法[2543:387711] <NSThread: 0x7ffd28d77be0>{number = 2, name = (null)} - THREAD
2016-03-17 18:19:41.880 創建線程1 - 對象方法[2543:387435] after <NSThread: 0x7ffd28c00ca0>{number = 1, name = main}

　　

4.2-1.1.1 Target

NSThread 的實例化方法中的 target 指的是開啟線程後，線上程中執行 哪一個對象 的 @selector 方法 
1 NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self.person
2                                            selector:@selector(longOperation:)
3                                              object:@"THREAD"];
4 
5 [thread start];
  • 通過指定不同的 target 會在後臺線程執行該對象的 @selector 方法
  • 不要看見 target 就寫 self

 

4.2-1.2 創建線程2 - 類方法 
1 創建方式2 : 通過NSThread的類方法 (創建線程後直接自動啟動線程)
2 
3 [NSThread detachNewThreadSelector:<#(nonnull SEL)#>
4                          toTarget:<#(nonnull id)#>
5                        withObject:<#(nullable id)#> ];
 1 #import "ViewController.h"
 2 
 3 @interface ViewController ()
 4 @end
 5 
 6 @implementation ViewController
 7 
 8 - (void)viewDidLoad {
 9   [super viewDidLoad];
10   // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
11 }
12 
13 - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
14   [self threadDemo2];
15 }
16 
17 #pragma mark - 類方法
18 - (void)threadDemo2 {
19   NSLog(@"before %@", [NSThread currentThread]);
20 
21   // detachNewThreadSelector 類方法不需要啟動，會自動創建線程並執行@selector方法
22   // 它會自動給我們做兩件事 :  1.創建線程對象  2.添加到`可調度線程池`
23   // 通過NSThread的類和NSObject的分類方法直接加入到可調度線程池裡面去,等待CPU調度
24   [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(longOperation:)
25                            toTarget:self
26                          withObject:@"DETACH"];
27 
28   NSLog(@"after %@", [NSThread currentThread]);
29 }
30 
31 - (void)longOperation:(id)obj {
32   NSLog(@"%@ - %@", [NSThread currentThread], obj);
33 }
34 
35 - (void)didReceiveMemoryWarning {
36   [super didReceiveMemoryWarning];
37   // Dispose of any resources that can be recreated.
38 }
39 
40 @end
列印結果：

2016-03-17 18:36:05.339 創建線程2 - 類方法[2647:404930] before <NSThread: 0x7fddf8f01eb0>{number = 1, name = main}
2016-03-17 18:36:05.340 創建線程2 - 類方法[2647:404930] after <NSThread: 0x7fddf8f01eb0>{number = 1, name = main}
2016-03-17 18:36:05.340 創建 線程2 - 類方法[2647:405061] <NSThread: 0x7fddf8e0e7a0>{number = 2, name = (null)} - DETACH

　

4.2-1.3 創建線程3 - 分類方法（NSObject）

1 創建方式3 : 通過NSObject的分類方法  (隱式創建並直接自動啟動線程)   ——推薦,開發常用
2 
3 // 此方法在後臺線程中執行 (即是 : 在子線程中執行)
4 [self performSelectorInBackground:<#(nonnull SEL) #>
5                        withObject:<#(nullable id) #> per];
 1 #import "ViewController.h"
 2 
 3 @interface ViewController ()
 4 @end
 5 
 6 @implementation ViewController
 7 
 8 - (void)viewDidLoad {
 9   [super viewDidLoad];
10   // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
11 }
12 
13 - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
14   [self threadDemo3];
15 }
16 
17 #pragma mark - 分類方法
18 - (void)threadDemo3 {
19   NSLog(@"before %@", [NSThread currentThread]);
20 
21   // performSelectorInBackground 是NSObject的分類方法,會自動在後臺線程執行@selector方法
22   // 沒有 thread 字眼，隱式創建並啟動線程
23   // 所有 NSObject 都可以使用此方法，在其他線程執行方法
24   // 通過NSThread的類和NSObject的分類方法直接加入到可調度線程池裡面去,等待CPU調度
25   // PerformSelectorInBackground 可以讓方便地在後臺線程執行任意NSObject對象的方法
26   [self performSelectorInBackground:@selector(longOperation:)
27                          withObject:@"PERFORM"];
28 
29   NSLog(@"after %@", [NSThread currentThread]);
30 }
31 
32 - (void)longOperation:(id)obj {
33   NSLog(@"%@ - %@", [NSThread currentThread], obj);
34 }
35 
36 - (void)didReceiveMemoryWarning {
37   [super didReceiveMemoryWarning];
38   // Dispose of any resources that can be recreated.
39 }
40 
41 @end
列印結果：

2016-03-17 18:41:58.696 創建線程3 - 分類方法[2711:412522] before <NSThread: 0x7ff078c02320>{number = 1, name = main}
2016-03-17 18:41:58.696 創建線程3 - 分類方法[2711:412522] after <NSThread: 0x7ff078c02320>{number = 1, name = main}
2016-03-17 18:41:58.697 創建線程3 - 分類方法[2711:412751] <NSThread: 0x7ff078c0e390>{number = 2, name = (null)} - PERFORM

　　

方式2和方式3的優缺點 :
優點：簡單快捷 缺點：無法對線程進行更詳細的設置

 

4.2-2.0 線程屬性

 1 主線程相關方法 :
 2 
 3 + (NSThread *)mainThread; // 獲得主線程
 4 - (BOOL)isMainThread; // 是否為主線程
 5 + (BOOL)isMainThread; // 是否為主線程
 6 
 7 NSThread *main = [NSThread mainThread];   // + (NSThread *)mainThread;  獲得主線程
 8 
 9 [NSThread  isMainThread]; //  + (BOOL)isMainThread;    類方法判斷，該方法是否為主線程
10 
11 [main isMainThread];      //  - (BOOL)isMainThread;   對象方法判斷，該對象是否為主線程
 1 其他用法：
 2 (1) currentThread - 獲得當前線程 :
 3 
 4 舉例 :
 5 NSThread *current = [NSThread currentThread]; //獲得當前線程
 6 
 7 (2) threadPriority - 線程的調度優先順序 :
 8 
 9 優先順序，是一個浮點數，取值範圍從 0~1.0　預設優先順序是0.5　值越大，優先順序越高
10 
11 優先順序高只是保證 CPU 調度的可能性會高
12 
13 建議：在開發的時候，不要修改優先順序
14 多線程的目的：是將耗時的操作放在後臺，不阻塞主線程和用戶的交互！
15 多線程開發的原則：簡單
16 
17 //返回當前方法所線上程的優先順序
18 + (double)threadPriority;
19 舉例:[NSThread threadPriority];
20 
21 //設置線程的優先順序
22 + (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
23 舉例:self.thread1.threadPriority = 1.0;
24 
25 - (double)threadPriority;//返回當前方法所線上程的優先順序
26 - (BOOL)setThreadPriority:(double)p;//設置線程的優先順序
27 
28 (3) name - 線程的名字 :　在大的商業項目中，通常需要在程式崩潰時，獲取程式準確執行所在的線程
29 
30 - (void)setName:(NSString *)n;   //set 方法
31 - (NSString *)name;              //get 方法
32 
33 舉例:
34 thread.name = @"線程A";
35 
36 (4) stackSize - 棧區大小
37 
38 - 預設情況下，無論是主線程還是子線程，棧區大小都是 512K
39 - 棧區大小雖然可以設置,但是我們一般都使用系統預設的大小就行了
40 
41 舉例:
42 [NSThread currentThread].stackSize = 1024 * 1024;

代碼示例：

 1 // 線程屬性
 2 - (void)threadProperty {
 3   NSThread *t1 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
 4                                          selector:@selector(demo)
 5                                            object:nil];
 6 
 7   // 1. 線程名稱
 8   t1.name = @"Thread AAA";
 9 
10   // 2. 優先順序
11   t1.threadPriority = 0;
12 
13   [t1 start];
14 
15   NSThread *t2 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
16                                          selector:@selector(demo)
17                                            object:nil];
18   // 1. 線程名稱
19   t2.name = @"Thread BBB";
20   // 2. 優先順序
21   t2.threadPriority = 1;
22 
23   [t2 start];
24 }
25 
26 - (void)demo {
27   for (int i = 0; i < 10; ++i) {
28     // 堆棧大小
29     NSLog(@"%@ 堆棧大小：%tuK", [NSThread currentThread],[NSThread currentThread].stackSize / 1024);
30   }
31 
32    // 模擬崩潰
33    // 判斷是否是主線程
34       if (![NSThread currentThread].isMainThread) {
35           NSMutableArray *a = [NSMutableArray array];
36           [a addObject:nil];
37       }
38 }

 

4.2-3.0 線程狀態/線程生命周期 

  • 新建狀態
  • 就緒狀態/啟動狀態 : 線程在可調度線程池中
  • 運行狀態
  • 阻塞狀態/暫停線程 : 線程不在可調度線程池中,但是仍然存在記憶體中,只是不可用
  • 死亡狀態 : 線程不在記憶體中
  （1）新建狀態 : 實例化線程對象 說明：創建線程有多種方式，這裡不做過多的介紹     （2）就緒狀態 / 啟動線程： ( 進入就緒狀態 ->運行狀態。當線程任務執行完畢，自動進入死亡狀態 )
線程開啟 : 線程進入可調度線程池  
  • 向線程對象發送 start 消息，線程對象被加入可調度線程池等待 CPU 調度
  • detachNewThreadSelector 方法和 performSelectorInBackground 方法會直接實例化一個線程對象並加入可調度線程池

（3）運行狀態：
  • CPU 負責調度可調度線程池中線程的執行
  • 線程執行完成之前(死亡之前)，狀態可能會在就緒和運行之間來回切換
  • 就緒和運行之間的狀態變化由 CPU 負責，程式員不能幹預
 
  • 當 CPU 調度當前線程 , 進入運行狀態
  • 當 CPU 調度其他線程 , 進入就緒狀態
（4）阻塞狀態 / 暫停線程 : 當滿足某個預定條件時，可以使用休眠或鎖阻塞線程執行 
 1 方法執行過程，符合某一條件時，可以利用 sleep 方法讓線程進入 阻塞 狀態
 2 
 3 sleepForTimeInterval：    //休眠指定時長    (從現在起睡多少秒)
 4 sleepUntilDate：          //休眠到指定日期 (從現在起睡到指定的日期)
 5 @synchronized(self) { }   //互斥鎖
 6 
 7 （1）阻塞2秒
 8 [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 阻塞狀態
 9 
10 （2）以當前時間為基準阻塞4秒
11 NSDate *date = [NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:4.0]; //從現在開始多少秒
12 [NSThread sleepUntilDate:date];  //睡眠多少秒

（5）死亡狀態 (一旦線程停止或死亡了，就不能再次開啟任務 , 後續的所有代碼都不會被執行 )
(1) 正常死亡
  • 線程執行完畢
  (2) 非正常死亡
  • (自殺)          當滿足某個條件後，線上程內部自己中止執行
  • (被逼著死亡) 當滿足某個條件後，在主線程給其它線程打個死亡標記(下聖旨),讓子線程自行了斷.
  註意：在終止線程之前，應該註意釋放之前分配的對象！ 
   生命周期示意圖：      代碼示例： 
 1 #import "ViewController.h"
 2 
 3 @interface ViewController ()
 4 @end
 5 
 6 @implementation ViewController
 7 
 8 - (void)viewDidLoad {
 9   [super viewDidLoad];
10   // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
11 }
12 
13 - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
14 
15   // 1.在主線程中創建一個子線程(實例化線程對象) ---> 新建狀態
16   NSThread *Th =
17       [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
18 
19   // 2.將 Th 線程加入到可調度線程池,等待CPU調度--->就緒狀態
20   [Th start];
21 
22   // 3.讓主線程阻塞,讓當前線程(主線程)休眠
23   [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
24 
25   // 4.在主線程給 Th 線程打死亡標簽
26   [Th cancel]; //只是打了個標簽,並沒有執行,需要在子線程中
27 }
28 
29 // Th 線程---> 運行狀態
30 - (void)run {
31 
32   NSThread *huThread = [NSThread currentThread];
33 
34   CGMutablePathRef path = CGPathCreateMutable();
35 
36   for (int i = 0; i < 30; i++) {
37     if ([huThread isCancelled]) {
38       NSLog(@"good bye1");
39       return; // --->非正常死亡(被逼著死亡)
40     }
41 
42     if (i == 5) {
43       [NSThread sleepForTimeInterval:3.0]; //--->huThread阻塞狀態3秒
44       // [NSThread sleepUntilDate:[NSDate distantFuture]]; // 睡到遙遠的未來
45       // [NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:2]]; //線程睡到從現在開始後的2秒為止
46     }
47 
48     if ([huThread isCancelled]) {
49       NSLog(@"good bye2");
50       return;
51     }
52 
53     if (i == 20) {
54       //清空資源
55       CGPathRelease(path);
56 
57       //在調用下麵方法之前,必須清空資源  非正常死亡--自殺（退出線程）
58       [NSThread exit];
59     }
60 
61     if ([huThread isCancelled]) {
62       NSLog(@"good bye3");
63       return;
64     }
65     NSLog(@"%d", i);
66   }
67 } //--->huThread死亡狀態  (正常死亡狀態)
68 
69 - (void)didReceiveMemoryWarning {
70   [super didReceiveMemoryWarning];
71   // Dispose of any resources that can be recreated.
72 }
73 
74 @end

 

4.2-4.1 多線程安全隱患 - 資源共用/搶奪

(1) 起因 :    資源共用概念 : 1塊資源可能會被多個線程共用，也就是多個線程可能會訪問同一塊資源   主要是因為多條線程,對`同一資源同時操作`,導致的問題
(2) 舉例 : 比如多個線程訪問同一個對象、同一個變數、同一個文件
(3) 結果 : 當多個線程訪問同一塊資源時，很容易引發數據錯亂和數據安全問題 (資源強奪)
(4) 解決方案 : 互斥鎖 / 同步鎖 

代碼示例 :  (賣票案例)
多線程開發的複雜度相對較高，在開發時可以按照以下套路編寫代碼：
  • 首先確保單個線程執行正確
  • 添加線程
 
 1 #import "ViewController.h"
 2 
 3 @interface ViewController ()
 4 @property(nonatomic, strong) NSThread *thread01; // 售票員01
 5 @property(nonatomic, strong) NSThread *thread02; // 售票員02
 6 @property(nonatomic, strong) NSThread *thread03; // 售票員03
 7 
 8 @property(nonatomic, assign) NSInteger ticketCount; //票的總數
 9 @end
10 
11 @implementation ViewController
12 
13 - (void)viewDidLoad {
14   [super viewDidLoad];
15   // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
16 
17   self.ticketCount = 10;
18 
19   //創建線程
20   self.thread01 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
21                                           selector:@selector(saleTicket)
22                                             object:nil];
23   self.thread01.name = @"售票員01";
24 
25   self.thread02 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
26                                           selector:@selector(saleTicket)
27                                             object:nil];
28   self.thread02.name = @"售票員02";
29 
30   self.thread03 = [[NSThread alloc] initWithTarget:self
31                                           selector:@selector(saleTicket)
32                                             object:nil];
33   self.thread03.name = @"售票員03";
34 }
35 
36 // 開啟線程
37 - (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
38   [self.thread01 start];
39   [self.thread02 start];
40   [self.thread03 start];
41 }
42 
43 // 賣票
44 - (void)saleTicket {
45 
46   while (1) {
47 
48     @synchronized(self) { //互斥鎖（控制器做鎖對象）
49       // 先取出總數
50       NSInteger count = self.ticketCount;
51 
52       // 判斷還有沒有餘票
53       if (count > 0) {
54         self.ticketCount = count - 1;
55         NSLog(@"%@賣了一張票，還剩下%zd張", [NSThread currentThread].name,
56               self.ticketCount);
57       } else {
58         NSLog(@"票已經賣完了");
59         break;
60       }
61     }
62   }
63 }
64 
65 - (void)didReceiveMemoryWarning {
66   [super didReceiveMemoryWarning];
67   // Dispose of any resources that can be recreated.
68 }
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