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	$\color{red}{经常使用}$
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	$\color{red}{经常使用}$

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

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

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

$\color{red}{串行}$ 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);

GCD 源码：github.com/apple/swift…

3、容易混淆的术语

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

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

并发和串行主要影响：任务的执行方式

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

dispatch_sync $\color{red}{是立马在当前线程执行完里面的任务。}$ dispatch_sync 和 dispatch_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 )	$\color{red}{没有}$ 开启新线程 $\color{blue}{串行}$ 执行任务	$\color{red}{没有}$ 开启新线程 $\color{blue}{串行}$ 执行任务	$\color{red}{没有}$ 开启新线程 $\color{blue}{串行}$ 执行任务
异步( async )	$\color{green}{有}$ 开启新线程 $\color{orange}{并发}$ 执行任务	$\color{green}{有}$ 开启新线程 $\color{blue}{串行}$ 执行任务	$\color{red}{没有}$ 开启新线程 $\color{blue}{串行}$ 执行任务

使用 sync 函数往 $\color{red}{当前}\color{blue}{串行}$ 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 $\color{red}{是立马在当前线程执行完里面的任务。}$ 代码中注释标明了 $\color{blue}{Block 0}$ 和 $\color{green}{Block 1}$ 。要想执行完 $\color{blue}{Block 0}$ ，必须执行完 $\color{green}{Block 1}$ （因为是sync）才能执行后面的任务4，才算执行完 $\color{blue}{Block 0}$ 。但要想执行 $\color{green}{Block 1}$ ，又必须先执行队列里先进入的 $\color{blue}{Block 0}$ （FIFO）。 $\color{blue}{Block 0}$ 和 $\color{green}{Block 1}$ 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 $\color{blue}{Block 0}$ 和 $\color{green}{Block 1}$ 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 $\color{blue}{Block 0}$ 和 $\color{green}{Block 1}$ 处在并发队列，并发队列不会阻塞。

总结：

使用 sync 函数往 $\color{red}{当前}\color{blue}{串行}$ 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 $\color{red}{当前}的\color{blue}{串行}$ 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 $\color{red}{多个线程可能会访问同一块资源}$
☑ 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 $\color{red}{数据错乱和数据安全}$ 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

GNUstep 是 GNU 计划的项目之一，它将 Cocoa 的 OC 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 1 和 2 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