iOS多线程(Swift)
多线程
- 为什么几乎所有的GUI框架都是单线程的？
- GUI框架单线程
- 网络请求
- IO
- 计算
- 数据模型转化
多线程编程的方式
- Thread
- Cocoa Operation(Operation和OperationQueue)
- Grand Central Dispatch(GCD)
Thread
- Tread在三种多线程技术中最轻量级的，但需要自己管理线程的生命周期和线程同步。线程同步对数据的加锁会有一定的系统开销。
线程创建方式
- detachNewThread(_block:@escaping ()->Void)
- detachNewThreadSelector(_ selector:Selector,to Target target:Any,with argument:Any?)
初始化器
- Thread(target:,selector:,object:,)
Cocoa Operation概述
- 面向对象
- Operation + OperationQueue
- 取消，依赖，任务优先级，复杂逻辑，保存业务状态，子类化
- Operation
- BlockOperation
Operation
- isReady
- isExecuting
- isFinished
- isCancelled
OperationQueue
BlockOperation
继承Operation
Operation完成的回调
GCD
- 创建管理Queue
- 提交Job
- Dispatch Group
- 管理Dispatch Object
- 信号量Semaphore
- 队列屏障Barrier
- Dispatch Source
- Queue Context数据
- Dispatch I/O Channel
- Dispatch Data对象
GCD-队列
- 主队列:任务在主线程执行
- 并行队列:任务会以先进先出的顺序入列和出列，但是因为多个任务可以并行执行，所以完成顺序是不一定的
- 串行队列:任务会以先进先出的顺序入列和出列，但是同一时刻只会执行一个任务
GCD-队列API
- Dispatch.main
- Dispatch.global
- DispatchQueue(label:,qos:,attributes:,autoreleaseFrequency:,target:)
- queue.label
- setTarget(queue:DispatchQueue?)
GCD-队列
- 最终的目标队列都是主队列和全局队列
- 如果把一个并行队列的目标队列设置为一个串行队列，那么并行队列将不再并行
- 如果多个队列的目标队列都设置为同一个串行队列，那么这多个队列连同目标队列里的任务都将串行执行
- 如果设置目标队列形成环了，结果是不可预期的
- 如果在一个队列正在执行任务的时候更换目标队列，结果也是不可预期的
GCD-基本操作
GCD-串行vs并行
GCD-sync
- 提交任务到当前队列里，并且直到任务执行完成，当前队列才会返回
GCD-asyncAfter
- 调度一个任务去立即执行，但是不用等任务执行完当前队列就会返回
DispatchGroup
DispatchGroup-wait
DispatchGroup-notify
DispatchSource
- 简单来说，dispatch source是一个监视某些类型事件的对象。当这些事件发生时，它自动将一个task放入一个dispatch queue的执行例程中。
- Mach port send right state changes
- Mach port receive right state changes
- External process state change
- File descriptor ready for read
- File descriptor ready for write
- Filesystem node event
- POSIX signal
- Custom timer
- Custom event
DispatchSource-Timer
GCD-源码剖析
GCD-sync
死锁
- 死锁是指两个或两个以上的进程在执行过程中，由于竞争资源或由于彼此通信而造成的一种阻塞的现象，若无外力作用，它们都将无法推进下去。此时称系统处于死锁状态或系统产生死锁。
临界区
- 就是一段代码不能被并发执行，也就是，两个线程不能同时执行这段代码
竞态条件
- 两个或多个线程读写某些共享数据，而最后的结果取决于线程运行的精确时序。
优先级反转
并发与并行
Locks
SpinLock
- 线程通过busy-wait-loop的方式来获取锁，任时刻只有一个线程能够获得锁，其他线程忙等待直到获得锁。
- 保证访问锁的线程全部都处于同一优先级
synchronized
- 只有传同样的对象给synchronized,才能起到加锁作用
- 如果传nil，是无法起到加锁作用的
- 可以重入
- synchronized不会持有传给它的对象
- SyncData是可以重用的(threadCount==0)
- 存在全局的map里
典型场景
- 一个页面有三个网络请求，需要在三个网路请求都返回的时候刷新界面
- 实现一个线程安全的Array的读和写
- 编写一个多线程下载器，可以执行多个下载任务，每个任务可以保存当下下载字节数，总字节数，可以设置回调得到当前下载进度
- 需要在主线程等待一个异步任务返回，才能继续执行下面的逻辑，但是又不希望堵塞用户事件
安全的Array
- 如果在一段时间内只有读操作，我们是不需要加锁的，而上述NSLock的方式则仍然强制每一次读操作都加锁等待，对性能造成不小的影响，尤其是我们对数组的读操作远远多于写操作的时候，这个性能的影响就会相当可观。那么怎么解决这一问题呢？
一个队列加两个方法
- 首先是并行队列，既然我们要保持多线程环境并行操作的优势，那我们肯定要选择并行队列
- 二是sync方法，这个方法来封装我们的读操作，读操作的发起方需要再调用读方法的时候能直接拿到返回值，而不是在异步回调里面获取
- 三是async方法使用barrier flag，这个方法来封装我们的写操作，这个方法起到一个栅栏的作用，它等待所有位于barrier async函数之前的操作执行完毕后执行，并且在barrier async函数执行之后，barrier async函数之后的操作才会得到执行
多线程其他模式
- Promise
- Pipeline
- Master-Slave
- Serial Thread Confinement
Promise
- 在需要多个操作的时候，会导致多个回调函数嵌套，导致代码不够直观，就是常说的Callback Hell
- 如果几个异步操作之间并没有前后顺序之分(例如不需要前一个请求的结果作为后一个请求的参数)时，同样需要等待上一个操作完成再实行下一个操作
- 丧失了return特性
- 所谓Promise，就是一个对象，用来传递异步操作的消息。它代表了某个未来才会知道结果的事件(通常是一个异步操作)，并且这个事件提供统一的API，可供进一步处理。
Pipeline
- 将一个任务分解为若干个阶段(Stage)，前阶段的输出为下阶段的输入，各个阶段由不同的工作者线程负责执行。
- 各个任务的各个阶段是并行(Parallel)处理的
- 具体任务的处理是串行的，即完成一个任务要依次执行各个阶段，但从整体任务上看，不同任务的各个阶段的执行是并行的
Master/Slave
- 将一个任务分解为若干个语义等同的子任务，并由专门的工作者线程来并行执行这些子任务，既提高计算效率，又实现了信息隐藏
Serial Thread Confinement
- 如果并发任务的执行涉及某个非线程安全对象，而很多时候我们又不希望因此而引入锁
- 通过将多个并发的任务存入队列实现任务的串行化，并为这些串行化任务创建唯一的工作者线程进行处理
