本节我们主要了解一些多线程的理论知识。
进程和线程
定义
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空间内。
- 通过“活动监视器”可以查看 Mac 系统中所开启的进程。
线程
- 线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行。
- 进程要想执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程。
- 程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程或 UI 线程。
关系
- 地址空间:同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间。
- 资源拥有:同一进程内的线程共享本进程的资源如内存、I/O、cpu等，但是进程之间的 资源是独立的。
补充
- 一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
- 进程切换时，消耗的资源大，效率高。所以涉及到频繁的切换时，使用线程要好于进 程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程不能用进程
- 执行过程:每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。但是 线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由应用程序提供多个线程执行控制。
- 线程是处理器调度的基本单位，但是进程不是。
- 线程没有地址空间,线程包含在进程地址空间中。
多线程原理
- 对于
单核CPU，同一时间，CPU只能处理一条线程，即只有一条线程在工作， - iOS中的
多线程同时执行的本质是CPU在多个任务直接进行快速的切换，由于CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程的“同时”执行的效果。其中切换的时间间隔就是时间片。
多线程的优点
- 能适当提高程序的执行效率
- 能适当提高资源的利用率(CPU，内存)
- 线程上的任务执行完成后，线程会自动销毁
多线程的缺点
- 开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下，每一个线程都占 512 KB，90ms的时间)。
- 如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能。
- 线程越多，CPU 在调用线程上的开销就越大。
- 程序设计更加复杂，比如线程间的通信，多线程的数据共享。
多线程生命周期
多线程的生命周期主要分为5部分：新建 - 就绪 - 运行 - 阻塞 - 死亡，如下图所示
-
新建：主要是实例化线程对象 -
就绪：线程对象调用start方法，将线程对象加入可调度线程池，等待CPU的调用，即调用start方法，并不会立即执行，进入就绪状态，需要等待一段时间，经CPU时间片调度后再执行，也就是从就绪状态进入运行状态。 -
阻塞：当满足某个预定条件时，可以使用休眠，即sleep，或者同步锁，阻塞线程执行。当进入sleep时，会重新将线程加入就绪中。 -
死亡：分为两种情况，正常死亡，即线程执行完毕非正常死亡，即当满足某个条件后，在线程内部（或者主线程中）终止执行（调用exit方法等退出）
-
运行：就是线程执行，处于运行中的线程拥有一段可以执行的时间(时间片)。- 如果
时间片用尽，线程就会进入就绪状态队列 - 如果
时间片没有用尽，且需要开始等待某事件，就会进入阻塞状态队列 - 等待事件发生后，线程又会重新进入
就绪状态队列 - 每当一个
线程离开运行，即执行完毕或者强制退出后，会重新从就绪状态队列中选择一个线程继续执行
- 如果
线程池
线程池流程图如下：
-
判断核心线程池是否都正在执行任务
- 返回NO，创建新的工作线程去执行
- 返回YES，进入2
-
判断线程池工作队列是否已经饱满
- 返回NO，将任务存储到工作队列，等待CPU调度
- 返回YES，进入3
-
判断线程池中的线程是否都处于执行状态
- 返回NO，安排可调度线程池中空闲的线程去执行任务
- 返回YES，进入4
-
交给饱和策略去执行。饱和策略有一下四种：
AbortPolicy：直接抛出RejectedExecutionExeception异常来阻止系统正常运行CallerRunsPolicy：将任务回退到调用者DisOldestPolicy：丢掉等待最久的任务DisCardPolicy：直接丢弃任务- 这四种拒绝策略均实现的RejectedExecutionHandler接口
互斥锁与自旋锁
锁是用户保护临界区，确保同一时间，只有一条线程能够访问临界区。
自旋锁
- 自旋锁在获取到资源之前一直处于忙等。
- 自旋锁的使用场景：锁持有时间短，且线程不希望在重新调用上花太多成本。
OC属性的关键字atomic就是使用了自旋锁。 - 使用自旋锁，当心线程访问代码时，如果发现其他线程转给你在锁定代码，新线程会用死循环的方法，一直等待锁定的代码执行完成，比较消耗性能。
互斥锁
- 互斥锁在获取到资源之前是休眠状态，释放资源后会被唤醒。
- 如果代码中
只有一个地方需要加锁，大多都使用 self，这样可以避免单独再创建一个锁对象 - 互斥锁的
锁定范围，应该尽量小，锁定范围越大，效率越差 - 能够
加锁的任意 NSObject 对象 - 锁对象一定要保证所有的线程都能够访问
几个多线程题目
任务执行的影响因素
- cpu的调度
- 执行任务的复杂度
- 任务的优先级
- 线程的状态
优先级反转
两种线程：IO密集型、CPU密集型
- IO密集型，频繁等待的线程。更容易得到优先级提升。
- CPU密集型，很少等待的线程。
- IO密集型线程容易饿死。
- cpu调度来提升等待线程的优先级
优先级的影响因素
- 用户指定。
- 等待的频繁度。
- 长时间不执行。
