ios多线程（一）

进程和线程

1.1 进程

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序，每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用的且受保护的内存中。

1.2 线程

线程是进程的基本执行单元，进程中的所有任务都在线程中执行，因此，一个进程中至少要有一个线程。iOS程序启动后会默认开启一个主线程，也叫UI线程。

1.3 进程与线程的关系

地址空间：同一进程中的地址空间可以被本进程中的多个线程共享，但进程与进程之间的地址空间是独立的
资源拥有：同一进程中的资源可以被本进程中的所有线程共享，如内存、I/O、CUP等等，但进程与进程之间的资源是相互独立的
一个进程中的任一线程崩溃后，都会导致整个进程崩溃，但进程奔溃后不会影响另一个进程
进程可以看做是线程的容器，每个进程都有一个程序运行的入口，但线程不能独立运行，必须依存于进程

1.4 线程与`Runloop`的关系

线程与Runloop是一一对应的，一个Runloop对应一个核心线程，为什么说是核心，因为Runloop是可以嵌套的，但核心的只有一个，他们的对应关系保存在一个全局字典里
Runloop是来管理线程的，线程执行完任务时会进入休眠状态，有任务进来时会被唤醒开始执行任务（事件驱动）
Runloop在第一次获取时被创建，线程结束时被销毁
主线程的Runloop在程序启动时就默认创建好了
子线程的Runloop是懒加载的，只有在使用时才被创建，因此在子线程中使用NSTimer时要注意确保子线程的Runloop已创建，否则NSTimer不会生效。

1.5 线程的生命周期

线程的生命周期可分为五个阶段：新建、就绪、调用、阻塞、死亡。

多线程

2.1概念和原理

一个进程中可以并发多个线程同时执行各自的任务，叫做多线程。分时操作系统会把CPU的时间划分为长短基本相同的时间区间，叫“时间片”，在一个时间片内，CPU只能处理一个线程中的一个任务，对于一个单核CPU来说，在不同的时间片来执行不同线程中的任务，就形成了多个任务在同时执行的“假象”：

上图中，CPU在时间片t3开始执行线程3中的任务，但任务还没执行完，来到了t4，开始执行线程4中的任务，在t4这个时间片内就执行完了线程4的任务，到t5时接着执行线程3的任务。现在都是多核CPU，每个核心都可以单独处理任务，实现“真正”的多线程，但是一个App动辄几十个并发线程，那么每个核心仍然以上述原理实现多线程。

2.2 ios中常用的多线程

在iOS中，有下列几种多线程的使用方式：

1.pthread：即POSIX Thread，缩写称为Pthread，是线程的POSIX标准，是一套通用的多线程API，可以在Unix/Linux/Window等平台跨平台使用。iOS中基本不使用。

2.NSThread：苹果封装的面向对象的线程类，可以直接操作线程，比起GCD，NSThread效率更高，由程序员自行创建，当线程中的任务执行完毕后，线程会自动退出，程序员也可手动管理线程的生命周期。使用频率较低。

3.GCD：全称Grand Central Dispatch，由C语言实现，是苹果为多核的并行运算提出的解决方案，CGD会自动利用更多的CPU内核，自动管理线程的生命周期，程序员只需要告诉GCD需要执行的任务，无需编写任何管理线程的代码。GCD也是iOS使用频率最高的多线程技术。

4.NSOperation：基于GCD封装的面向对象的多线程技术，常配合NSOperationQueue使用，使用频率较高。

线程池

线程池（Thread Pool）顾名思义就是一个管理多个线程生命周期的池子。iOS开发中不会直接接触到线程池，这是因为GCD已经包含了线程池的管理，我们只需要通过GCD获取线程来执行任务即可。
线程的生命周期 一个线程的生命周期包括创建--就绪--运行--死亡这四个阶段，我们可以通过阻塞、退出等来控制线程的生命周期。

线程间的通讯

4.1 几种线程间的通讯方式

上图的表格是按照技术复杂度由低到高顺序排列的，其中后两种只能在OS X中使用。

Direct messaging：这是大家非常熟悉的-performSelector:系列。
Global variables...：直接通过全局变量、共享内存等方式，但这种方式会造成资源抢夺，涉及到线程安全问题。
Conditions：一种特殊的锁--条件锁，当使用条件锁使一个线程等待（wait）时，该线程会被阻塞并进入休眠状态，在另一个线程中对同一个条件锁发送信号（single），则等待中的线程会被唤醒继续执行任务。
Run loop sources：通过自定义Run loop sources来实现，后面的文章会单独研究Run loop。
Ports and sockets：通过端口和套接字来实现线程间通讯。

4.2 线程间通讯的示例

首先在主线程中创建port，设置代理，然后把port添加到runloop中，开启子线程。

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    self.title = @"Port线程通讯";
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];

    //1. 创建主线程的port
    // 子线程通过此端口发送消息给主线程
    self.myPort = [NSMachPort port];
    //2. 设置port的代理回调对象
    self.myPort.delegate = self;
    //3. 把port加入runloop，接收port消息
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:self.myPort forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    self.person = [[KCPerson alloc] init];
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(personLaunchThreadWithPort:)
                             toTarget:self.person
                           withObject:self.myPort];
    
}

在这里，子线程通Port发送消息给主线程。

- (void)personLaunchThreadWithPort:(NSPort *)port{
    
    NSLog(@"VC 响应了Person里面");
    @autoreleasepool {
        //1. 保存主线程传入的port
        self.vcPort = port;
        //2. 设置子线程名字
        [[NSThread currentThread] setName:@"KCPersonThread"];
        //3. 开启runloop
        [[NSRunLoop currentRunLoop] run];
        //4. 创建自己port
        self.myPort = [NSMachPort port];
        //5. 设置port的代理回调对象
        self.myPort.delegate = self;
        //6. 完成向主线程port发送消息
        [self sendPortMessage];
    }
}


/**
 *   完成向主线程发送port消息
 */

- (void)sendPortMessage {
 
    NSData *data1 = [@"Gavin" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSData *data2 = [@"Cooci" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];

    NSMutableArray *array  =[[NSMutableArray alloc]initWithArray:@[data1,self.myPort]];
    // 发送消息到VC的主线程
    // 第一个参数：发送时间。
    // msgid 消息标识。
    // components，发送消息附带参数。
    // reserved：为头部预留的字节数
    [self.vcPort sendBeforeDate:[NSDate date]
                          msgid:10086
                     components:array
                           from:self.myPort
                       reserved:0];
    
}

主线程拿到数据后，在发送消息给子线程。

- (void)handlePortMessage:(NSPortMessage *)message{
    
    NSLog(@"VC == %@",[NSThread currentThread]);
    
    NSLog(@"从person 传过来一些信息:");
//    NSLog(@"localPort == %@",[message valueForKey:@"localPort"]);
//    NSLog(@"remotePort == %@",[message valueForKey:@"remotePort"]);
//    NSLog(@"receivePort == %@",[message valueForKey:@"receivePort"]);
//    NSLog(@"sendPort == %@",[message valueForKey:@"sendPort"]);
//    NSLog(@"msgid == %@",[message valueForKey:@"msgid"]);
//    NSLog(@"components == %@",[message valueForKey:@"components"]);
    //会报错,没有这个隐藏属性
    //NSLog(@"from == %@",[message valueForKey:@"from"]);
    
    NSArray *messageArr = [message valueForKey:@"components"];
    NSString *dataStr   = [[NSString alloc] initWithData:messageArr.firstObject  encoding:NSUTF8StringEncoding];
    NSLog(@"传过来一些信息 :%@",dataStr);
    NSPort  *destinPort = [message valueForKey:@"remotePort"];
    
    if(!destinPort || ![destinPort isKindOfClass:[NSPort class]]){
        NSLog(@"传过来的数据有误");
        return;
    }
    
    NSData *data = [@"VC收到!!!" dataUsingEncoding:NSUTF8StringEncoding];
    
    NSMutableArray *array  =[[NSMutableArray alloc]initWithArray:@[data,self.myPort]];
    
    // 非常重要,如果你想在Person的port接受信息,必须加入到当前主线程的runloop
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:destinPort forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    
    NSLog(@"VC == %@",[NSThread currentThread]);
    
    BOOL success = [destinPort sendBeforeDate:[NSDate date]
                                        msgid:10010
                                   components:array
                                         from:self.myPort
                                     reserved:0];
    NSLog(@"%d",success);

}

子线程接收到主线程发送的消息

- (void)handlePortMessage:(NSPortMessage *)message{
    
    NSLog(@"person:handlePortMessage  == %@",[NSThread currentThread]);


    NSLog(@"从VC 传过来一些信息:");
    NSLog(@"components == %@",[message valueForKey:@"components"]);
    NSLog(@"receivePort == %@",[message valueForKey:@"receivePort"]);
    NSLog(@"sendPort == %@",[message valueForKey:@"sendPort"]);
    NSLog(@"msgid == %@",[message valueForKey:@"msgid"]);
}

至此，线程间通过port实现通讯的例子就完成了。