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iOS 多线程总结(上)

一、前言

多线程是在 iOS 里非常重要的一块儿知识点,我最近学习了李明杰大神的多线程相关视频,对自己的多线程相关知识进行了查缺补漏,受益良多,在此根据所学进行简单的记录,希望能帮助更多伙伴,也能作为自己模糊了以后查阅使用。 本篇文章分为上下两篇。

二、iOS中常见的多线程方案

技术方案简介语言线程生命周期使用频率
pthread☑ 一套通用的多线程API
☑ 适用于Unix\Linux\Windows等系统
☑ 跨平台\可移植
☑ 使用难度大
C程序员管理几乎不用
NSThread☑ 使用更加面向对象
☑ 简单易用,可直接操作线程对象
OC程序员管理偶尔使用
GCD☑ 旨在替代NSThread等线程技术
☑ 充分利用设备的多核
C自动管理经常使用\color{red}{经常使用}
NSOperation☑ 基于GCD(底层是GCD)
☑ 比GCD多了一些更简单实用的功能
☑ 使用更加面向对象
OC自动管理经常使用\color{red}{经常使用}

二、同步、异步、串行、并发

1、GCD 中有 2 个用来执行任务的函数

  • 用同步的方式执行任务

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
queue:队列
block:任务

2、GCD 的队列可以分为 2 大类型

  • 并发\color{red}{并发}队列(Concurrent Dispatch Queue)

☑ 可以让多个任务并发\color{blue}{并发}(同时)执行(自动开启多个线程同时执行任务)
并发\color{blue}{并发}功能只有在异步\color{blue}{异步}(dispatch_async\color{blue}{async})函数下才有效

  • 串行\color{red}{串行}队列(Serial Dispatch Queue)

☑ 让任务一个接着一个地执行(一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)

  • 用异步的方式执行任务

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

3、容易混淆的术语

  • 4 个术语比较容易混淆:同步、异步\color{blue}{同步、异步}并发、串行\color{red}{并发、串行}
  • 同步\color{blue}{同步}异步\color{blue}{异步}主要影响:能不能开启新的线程

同步\color{blue}{同步}:在当前\color{green}{当前}线程中执行任务,不具备\color{green}{不具备}开启新线程的能力
异步\color{blue}{异步}:在新的\color{green}{新的}线程中执行任务,具备\color{green}{具备}开启新线程的能力

  • 并发和串行主要影响:任务的执行方式

并发\color{red}{并发}多个\color{blue}{多个}任务并发(同时)执行
串行\color{red}{串行}一个\color{blue}{一个}任务执行完毕后,再执行下一个任务

dispatch_sync 是立马在当前线程执行完里面的任务。\color{red}{是立马在当前线程执行完里面的任务。} dispatch_syncdispatch_async 用来控制是否要开启新的线程。

队列的类型,决定了任务的执行方法(并发、串行)
1、并发队列
2、串行队列
3、主队列(也是一个串行队列)

4、各种队列的执行效果:

并发队列手动创建的串行队列主队列
同步( sync )没有\color{red}{没有}开启新线程
串行\color{blue}{串行}执行任务
没有\color{red}{没有}开启新线程
串行\color{blue}{串行}执行任务
没有\color{red}{没有}开启新线程
串行\color{blue}{串行}执行任务
异步( async )\color{green}{有}开启新线程
并发\color{orange}{并发}执行任务
\color{green}{有}开启新线程
串行\color{blue}{串行}执行任务
没有\color{red}{没有}开启新线程
串行\color{blue}{串行}执行任务
  • 使用 sync 函数往当前串行\color{red}{当前}\color{blue}{串行}队列中添加任务,会卡住当前的串行队列(产生死锁)

5、问题

问题1:

以下代码是在主线程执行的,会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
  NSLog(@"执行任务1");
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
  dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"执行任务2");
  });
  NSLog(@"执行任务3");
}
复制代码

答案:会!执行顺序是1崩溃。
分析:
1、队列的特点:排队,FIFO(Fisrst In First Out,先进先出)
2、dispatch_sync 同步队列特点:立马在当前线程执行任务,执行完毕才能继续往下执行。 因为任务 2 是在同步执行,并且在主队列中。而 viewDidLoad 也是在主队列中。 所以主队列中的任务 2 会等 viewDidLoad 这个任务先执行完再执行,而 viewDidLoad 这个任务需要执行完任务 3 才算执行完。所以就出现了死锁。
如下图所示:

问题2:

以下代码是在主线程执行的,会不会产生死锁?(和第1题的区别只是把sync改为了async)

- (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
  NSLog(@"执行任务1");
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
  dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"执行任务2");
  });
  NSLog(@"执行任务3");
}
复制代码

答案:不会!执行顺序是132。 分析:异步虽然因为是主队列不会开启新线程,但因为是异步的,所以不是必须马上取出任务2执行再执行后面的任务3,所以可以最后再取出任务2执行。

问题3:

以下代码是在主线程执行的,会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
  NSLog(@"执行任务1");

  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  dispatch_async(queue, ^{ // Block 0
    NSLog(@"执行任务2");

    dispatch_sync(queue, ^{  // Block 1
      NSLog(@"执行任务3");
    });

    NSLog(@"执行任务4");
  });
  NSLog(@"执行任务5");
}
复制代码

答案:会!执行顺序是152崩溃。 分析:dispatch_sync是立马在当前线程执行完里面的任务。\color{red}{是立马在当前线程执行完里面的任务。} 代码中注释标明了 Block0\color{blue}{Block 0}Block1\color{green}{Block 1}。 要想执行完Block0\color{blue}{Block 0},必须执行完Block1\color{green}{Block 1}(因为是sync)才能执行后面的任务4,才算执行完Block0\color{blue}{Block 0}。但要想执行Block1\color{green}{Block 1},又必须先执行队列里先进入的Block0\color{blue}{Block 0}(FIFO)。Block0\color{blue}{Block 0}Block1\color{green}{Block 1}互相等待,所以造成了死锁。

问题4:

以下代码是在主线程执行的,会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
  NSLog(@"执行任务1");

  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("myqueue2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  dispatch_async(queue, ^{ // Block 0
    NSLog(@"执行任务2");

    dispatch_sync(queue2, ^{  // Block 1
      NSLog(@"执行任务3");
    });

    NSLog(@"执行任务4");
  });
  NSLog(@"执行任务5");
}
复制代码

答案: 不会!执行顺序是15234。
分析: 因为Block0\color{blue}{Block 0}Block1\color{green}{Block 1}所处两个不同队列。就算这道题两个都是串行队列,也不会产生死锁。

问题5:

以下代码是在主线程执行的,会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
  [super viewDidLoad];
  NSLog(@"执行任务1");

  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  dispatch_async(queue, ^{ // Block 0
    NSLog(@"执行任务2");

    dispatch_sync(queue, ^{  // Block 1
      NSLog(@"执行任务3");
    });
 
    NSLog(@"执行任务4");
  });
  NSLog(@"执行任务5");
}
复制代码

答案: 不会!执行顺序是15234。
分析: 因为Block0\color{blue}{Block 0}Block1\color{green}{Block 1}处在并发队列,并发队列不会阻塞。

  • 总结:

使用 sync 函数往当前串行\color{red}{当前}\color{blue}{串行}队列中添加任务,会卡住当前的串行队列(产生死锁)
死锁 的产生两个条件:
1、是 sync 同步的;
2、往当前的串行\color{red}{当前}的\color{blue}{串行}队列添加任务;

6、多线程的安全隐患

  • 资源共享

☑ 1 块资源可能会被多个线程共享,也就是多个线程可能会访问同一块资源\color{red}{多个线程可能会访问同一块资源}
☑ 比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件。

  • 当多个线程访问同一块资源时,很容易引发数据错乱和数据安全\color{red}{数据错乱和数据安全}问题

7、面试题

面试题1:

请问下面代码的打印结果是什么? 打印结果是:1、3
原因:
1、
performSelector:withObject:afterDelay:
的本质是往 Runloop 中添加定时器。
2、子线程默认没有启动 Runloop。 如果换成 performSelector:withObject 则打印结果为 132,这个不带 Delay 的方法不是 runloop 的,相当于直接调用。

runloop 的代码是没有开源的,所以看不到 afterDelay 的实现,如果想了解,可以看 GNUstep

  • GNUstep

GNUstepGNU 计划的项目之一,它将 CocoaOC 库重新开源实现了一遍。 源码地址:www.gnustep.org/resources/d… 虽然 GNUstep 不是苹果官方源码,但还是具有一定的参考价值。

面试题2:

请问下面代码的打印结果是什么? 打印结果是: 1 崩溃
分析:在执行 performSelector 的时候,目标线程已经退出了,所以崩溃了。可以在block 中开启 runloop

[[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
[[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
复制代码

这样就会打印 12 了。因为里面启动了一个 runloop,执行完打印 1 以后线程并没有死,而是 runloop 休眠了,之后 performSelector 唤醒 runloop 去执行 test

以上的总结参考了并部分摘抄了以下文章,非常感谢以下作者的分享!: 小马哥-李明杰的《多线程》课程

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