iOS开发多线程网络———多线程概念及GCD

2022-03-30 09:30:38

一.多线程的概念

1.什么是进程？

a.正在进行中的程序被称为进程，负责程序运行的内存分配

b.每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间

2.什么是线程？

a.线程是进程中一个独立的执行路径（控制单元）

b.一个进程中至少包含一条线程，即主线程

（在iOS中主线程在栈区中区区只占1M，而子线程只有512k）

c. 线程可以将耗时的执行路径（如：网络请求）放在其他线程中执行被称为子线程

（注意:子线程运行完毕被主线程回收了，是杀不掉的，但是可以暂停或休眠）

d.创建线程的目的就是为了开启一条新的执行路径，运行指定的代码，与主线程中的代码实现同时运行

就是为了在一个CPU上实现快速切换！

3.多任务系统调度

当运行多个程序时，每个应用程序都是由操作系统分配短暂的时间片（Timeslice）轮流使用CPU，由于 CPU对每个

时间片的处理速度非常快（以微秒来计算的），因此用户看起来好像这些任务在同时执行的，但是在任意一个时刻点上，

CPU只会处理一个任务

4.使用多线程的利弊

当了解了多线程的概念之后，我们来看看有多线程都有哪些优势和弊端

A.优势

a.充分发挥多核处理优势，将不同线程任务分配给不同的处理器，真正进入"并行运算"状态

b.将耗时的任务分配到其他线程执行，由主线程负责统一更新界面回使应用程序更加流畅，用户体验更好

c.当硬件处理器的数量增加，程序会运行更快，而程序无需做任何调整

B.弊端

新建线程会消耗内存空间和CPU时间，线程太多会降低系统的运行性能

C.误区

多线程技术是为了并发执行多项任务，不会提高单个算法本身的执行效率（并发：指两个或多个任务在同一时间间隔内发生）

iOS多线程技术有三种,分别是： GCD 、NSThread 、NSOperation/NSOperationQueue

二.GCD

1.什么是GCD

GCD为Grand Central Dispatch的缩写，简单的说就是是Apple在iOS4.0开发的一个多核编程较新的解决方法，用来优化应

用程序以支持多核处理器。它是基于C语言的底层API，用Block定义任务，使用起来非常灵活便捷，提供了更多的控制能力以及操作

队列中所不能使用的底层函数

2.GCD的核心思想

（1） GCD 的核心思想就是将操作放到队列中去执行

a.操作使用Blocks定义

b.队列负责调度热舞执行所在的线程以及具体的执行时间

c.队列的特点是先进先出（FIFO）的，新添加队列的操作都会排在队尾

（2）提示：GCD的函数都是以dispatch（分派、调度）开头的

（3）队列 (dispatch_queue_t)

a. 串行队列：队列中的任务只会顺序执行

b. 并行队列：队列中的任务通常会并发执行

（注意：队列不是线程，也不表示对应的CPU 队列就是负责调度！谁空闲，就把任务给谁！）

（4）操作

a.dispatch_async 异步操作，会并发执行，无法确定任务的执行顺序

b.dispatch_sync 同步操作，会依次顺序执行，能够决定任务的执行顺序

2.1 串行队列：队列中的任务只会顺序执行

串行队列的同步和异步任务代码演示：

1 #import "LDViewController.h"

2
3 @interface LDViewController ()
4
5 @end
6
7 @implementation LDViewController
8
9 - (void)viewDidLoad
10 {
11     [super viewDidLoad];
12
13     NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
14
15     [self gcdDemo1];
16 }
17
18 #pragma mark - GCD方法
19 #pragma mark - 串行（一个接一个，排队跑步，保持队形）队列
20 - (void)gcdDemo1
21 {
22     //将操作放在队列中
23     //在C语言函数中，定义类型，绝大多数的结尾是_t 或者ref
24     //使用串行队列的异步任务非常有用！新建子线程是有开销的，不能无休止新建线程
25     //即可以保证效率（新建一个子线程），又能够实现并发
26
27     //应用案例
28
29     //1>从网络上下载图片
30     //2>滤镜（高光，红眼……）
31
32     dispatch_queue_t LD = dispatch_queue_create("liudeng", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
33
34
35     //串行队列的同步任务，同样会在主线程上运行
36
37     for (int i = 0 ; i < 6; ++i) {
38         //同步任务：顺序执行
39         dispatch_sync(LD, ^{
40             NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread],i);
41         });
42     }
43
44     for (int i = 0; i < 7; ++i) {
45         //异步任务：并发执行，但是如果在串行队列中，仍然会依次顺序执行
46         dispatch_async(LD, ^{
47             //[NSThread currentThread]  可以在开发中，跟踪当前线程
48             //num = 1，表示主线程
49             //num = 2，表示第2个子线程……
50             NSLog(@"%@ %d",[NSThread currentThread], i);
51         });
52     }
53
54 }
55
56
57 @end

运行结果及总结：

a.在串行队列中，分别运行同步任务和异步任务时，结果都为下面有序结果（可以看出异步任务在串行队列中也是有顺序的）

2014-06-14 00:07:31.337 GCD演练[1346:60b] <NSThread: 0x10941c500>{name = (null), num = 1}
2014-06-14 00:07:31.339 GCD演练[1346:1303] <NSThread: 0x1093045e0>{name = (null), num = 2} 0
2014-06-14 00:07:31.340 GCD演练[1346:1303] <NSThread: 0x1093045e0>{name = (null), num = 2} 1
2014-06-14 00:07:31.341 GCD演练[1346:1303] <NSThread: 0x1093045e0>{name = (null), num = 2} 2
2014-06-14 00:07:31.341 GCD演练[1346:1303] <NSThread: 0x1093045e0>{name = (null), num = 2} 3
2014-06-14 00:07:31.342 GCD演练[1346:1303] <NSThread: 0x1093045e0>{name = (null), num = 2} 4
2014-06-14 00:07:31.342 GCD演练[1346:1303] <NSThread: 0x1093045e0>{name = (null), num = 2} 5

b.在串行队列中,同步任务在上，异步任务在下

1 2014-06-14 00:25:38.240 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1}
2 2014-06-14 00:25:38.242 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1} 0
3 2014-06-14 00:25:38.242 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1} 1
4 2014-06-14 00:25:38.243 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1} 2
5 2014-06-14 00:25:38.243 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1} 3
6 2014-06-14 00:25:38.244 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1} 4
7 2014-06-14 00:25:38.244 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1} 5
8 2014-06-14 00:25:38.245 GCD演练[1432:60b] <NSThread: 0x109506690>{name = (null), num = 1} 6
9 2014-06-14 00:25:38.245 GCD演练[1432:1303] <NSThread: 0x1092799e0>{name = (null), num = 2} 0
10 2014-06-14 00:25:38.246 GCD演练[1432:1303] <NSThread: 0x1092799e0>{name = (null), num = 2} 1
11 2014-06-14 00:25:38.246 GCD演练[1432:1303] <NSThread: 0x1092799e0>{name = (null), num = 2} 2
12 2014-06-14 00:25:38.247 GCD演练[1432:1303] <NSThread: 0x1092799e0>{name = (null), num = 2} 3
13 2014-06-14 00:25:38.248 GCD演练[1432:1303] <NSThread: 0x1092799e0>{name = (null), num = 2} 4
14 2014-06-14 00:25:38.258 GCD演练[1432:1303] <NSThread: 0x1092799e0>{name = (null), num = 2} 5

c.在串行队列中,异步任务在上，同步任务在下（可以看出队列的特点是先进先出（FIFO）的，新添加队列的操作都会排在队尾）

1 2014-06-14 00:23:43.751 GCD演练[1414:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1}
2 2014-06-14 00:23:43.753 GCD演练[1414:1303] <NSThread: 0x1092694a0>{name = (null), num = 2} 0
3 2014-06-14 00:23:43.753 GCD演练[1414:1303] <NSThread: 0x1092694a0>{name = (null), num = 2} 1
4 2014-06-14 00:23:43.754 GCD演练[1414:1303] <NSThread: 0x1092694a0>{name = (null), num = 2} 2
5 2014-06-14 00:23:43.754 GCD演练[1414:1303] <NSThread: 0x1092694a0>{name = (null), num = 2} 3
6 2014-06-14 00:23:43.755 GCD演练[1414:1303] <NSThread: 0x1092694a0>{name = (null), num = 2} 4
7 2014-06-14 00:23:43.755 GCD演练[1414:1303] <NSThread: 0x1092694a0>{name = (null), num = 2} 5
8 2014-06-14 00:23:43.756 GCD演练[1414:1303] <NSThread: 0x1092694a0>{name = (null), num = 2} 6
9 2014-06-14 00:23:43.756 GCD演练[1414:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 0
10 2014-06-14 00:23:43.757 GCD演练[1414:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 1
11 2014-06-14 00:23:43.757 GCD演练[1414:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 2
12 2014-06-14 00:23:43.758 GCD演练[1414:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 3
13 2014-06-14 00:23:43.758 GCD演练[1414:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 4
14 2014-06-14 00:23:43.760 GCD演练[1414:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 5

2.2 并行队列：队列中的任务通常会并发执行

并行队列的同步和异步任务代码演示：

1 #import "LDViewController.h"
2
3 @interface LDViewController ()
4
5 @end
6
7 @implementation LDViewController
8
9 - (void)viewDidLoad
10 {
11     [super viewDidLoad];
12
13     NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
14
15     [self gcdDemo2];
16 }
17
18 #pragma mark - GCD方法
19
20 #pragma mark - 并行（并排跑，类似于赛跑）
21 - (void)gcdDemo2
22 {
23     //特点：没有队形，执行顺序程序员不能控制
24     //应用场景：并发执行任务，没有先后顺序
25     //并行队列容易出错！并行队列不能控制新建线程的数量！
26     dispatch_queue_t LD = dispatch_queue_create("liudeng", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
27
28     for (int i = 0 ; i < 7; ++i) {
29         //同步任务：顺序执行
30         dispatch_sync(LD, ^{
31             NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread],i);
32         });
33     }
34
35     for (int i = 0; i < 6; ++i) {
36         //异步任务
37         dispatch_async(LD, ^{
38             //[NSThread currentThread]  可以在开发中，跟踪当前线程
39             //num = 1，表示主线程
40             //num = 2，表示第2个子线程……
41             NSLog(@"%@ %d",[NSThread currentThread], i);
42         });
43     }
44 }

运行结果及总结：

a.在并行队列中,单独运行同步任务结果（可以看出同步任务在并行队列中是有顺序的）

1 2014-06-14 00:42:54.172 GCD演练[1503:60b] <NSThread: 0x10921c630>{name = (null), num = 1}
2 2014-06-14 00:42:54.174 GCD演练[1503:60b] <NSThread: 0x10921c630>{name = (null), num = 1} 0
3 2014-06-14 00:42:54.175 GCD演练[1503:60b] <NSThread: 0x10921c630>{name = (null), num = 1} 1
4 2014-06-14 00:42:54.175 GCD演练[1503:60b] <NSThread: 0x10921c630>{name = (null), num = 1} 2
5 2014-06-14 00:42:54.176 GCD演练[1503:60b] <NSThread: 0x10921c630>{name = (null), num = 1} 3
6 2014-06-14 00:42:54.176 GCD演练[1503:60b] <NSThread: 0x10921c630>{name = (null), num = 1} 4
7 2014-06-14 00:42:54.177 GCD演练[1503:60b] <NSThread: 0x10921c630>{name = (null), num = 1} 5

b.在并行队列中,单独运行异步任务结果（可以看出异步任务在并行队列中是没有顺序的）

1 2014-06-14 00:45:51.925 GCD演练[1522:60b] <NSThread: 0x10930f2c0>{name = (null), num = 1}
2 2014-06-14 00:45:51.927 GCD演练[1522:3007] <NSThread: 0x109229b90>{name = (null), num = 5} 1
3 2014-06-14 00:45:51.927 GCD演练[1522:3503] <NSThread: 0x1092081c0>{name = (null), num = 3} 2
4 2014-06-14 00:45:51.927 GCD演练[1522:3603] <NSThread: 0x109420830>{name = (null), num = 4} 3
5 2014-06-14 00:45:51.927 GCD演练[1522:1303] <NSThread: 0x10921c760>{name = (null), num = 2} 0
6 2014-06-14 00:45:51.928 GCD演练[1522:3007] <NSThread: 0x109229b90>{name = (null), num = 5} 4
7 2014-06-14 00:45:51.930 GCD演练[1522:3603] <NSThread: 0x109420830>{name = (null), num = 4} 6

c.在并行队列中,同步任务在上，异步任务在下结果（同步任务是有序的，而且还是在主线程上执行，只有同步任务执行完毕之后，异步任务才开始工作）

1 2014-06-14 00:48:50.231 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1}
2 2014-06-14 00:48:50.232 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 0
3 2014-06-14 00:48:50.233 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 1
4 2014-06-14 00:48:50.233 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 2
5 2014-06-14 00:48:50.234 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 3
6 2014-06-14 00:48:50.234 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 4
7 2014-06-14 00:48:50.235 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 5
8 2014-06-14 00:48:50.235 GCD演练[1541:60b] <NSThread: 0x10931c500>{name = (null), num = 1} 6
9 2014-06-14 00:48:50.236 GCD演练[1541:1303] <NSThread: 0x1092205c0>{name = (null), num = 2} 0
10 2014-06-14 00:48:50.236 GCD演练[1541:3603] <NSThread: 0x109220730>{name = (null), num = 3} 3
11 2014-06-14 00:48:50.236 GCD演练[1541:3403] <NSThread: 0x10934e550>{name = (null), num = 5} 1
12 2014-06-14 00:48:50.236 GCD演练[1541:3503] <NSThread: 0x10934cc40>{name = (null), num = 4} 2
13 2014-06-14 00:48:50.237 GCD演练[1541:1303] <NSThread: 0x1092205c0>{name = (null), num = 2} 4
14 2014-06-14 00:48:50.237 GCD演练[1541:3403] <NSThread: 0x10934e550>{name = (null), num = 5} 6

d.在并行队列中,异步任务在上，同步任务在下结果（没有队行，执行顺序程序员不能控制）

1 2014-06-14 00:54:38.679 GCD演练[1559:60b] <NSThread: 0x10960f2c0>{name = (null), num = 1}
2 2014-06-14 00:54:38.680 GCD演练[1559:60b] <NSThread: 0x10960f2c0>{name = (null), num = 1} 0
3 2014-06-14 00:54:38.681 GCD演练[1559:1303] <NSThread: 0x10937c290>{name = (null), num = 2} 0
4 2014-06-14 00:54:38.681 GCD演练[1559:3503] <NSThread: 0x109623b30>{name = (null), num = 4} 2
5 2014-06-14 00:54:38.681 GCD演练[1559:3403] <NSThread: 0x10cf04e00>{name = (null), num = 3} 1
6 2014-06-14 00:54:38.681 GCD演练[1559:3603] <NSThread: 0x10cf07580>{name = (null), num = 5} 3
7 2014-06-14 00:54:38.681 GCD演练[1559:60b] <NSThread: 0x10960f2c0>{name = (null), num = 1} 1
8 2014-06-14 00:54:38.684 GCD演练[1559:60b] <NSThread: 0x10960f2c0>{name = (null), num = 1} 2
9 2014-06-14 00:54:38.684 GCD演练[1559:3403] <NSThread: 0x10cf04e00>{name = (null), num = 3} 6
10 2014-06-14 00:54:38.681 GCD演练[1559:3503] <NSThread: 0x109623b30>{name = (null), num = 4} 5
11 2014-06-14 00:54:38.685 GCD演练[1559:60b] <NSThread: 0x10960f2c0>{name = (null), num = 1} 3
12 2014-06-14 00:54:38.681 GCD演练[1559:1303] <NSThread: 0x10937c290>{name = (null), num = 2} 4
13 2014-06-14 00:54:38.685 GCD演练[1559:60b] <NSThread: 0x10960f2c0>{name = (null), num = 1} 4
14 2014-06-14 00:54:38.685 GCD演练[1559:60b] <NSThread: 0x10960f2c0>{name = (null), num = 1} 5

2.3 全局队列：全局队列是系统的，直接通过（get）拿过来用就可以了

1 #pragma mark - GCD方法
2
3 #pragma mark - 全局队列（苹果为了方便多线程的设计，提供一个全局队列，供所有的APP共同使用）
4 - (void)gcdDemo3
5 {
6     dispatch_queue_t LD = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
7     for (int i = 0 ; i < 7; ++i) {
8         //同步任务：顺序执行
9         dispatch_sync(LD, ^{
10             NSLog(@"%@ %d", [NSThread currentThread],i);
11         });
12     }
13
14     for (int i = 0; i < 7; ++i) {
15         //异步任务：并发执行，但是如果在串行队列中，仍然会依次顺序执行
16         dispatch_async(LD, ^{
17             //[NSThread currentThread]  可以在开发中，跟踪当前线程
18             //num = 1，表示主线程
19             //num = 2，表示第2个子线程……
20             NSLog(@"%@ %d",[NSThread currentThread], i);
21         });
22     }

全局队列和并行队列很类似，比较如下：

a.全局队列不需要创建，直接get就能用

b.两个队列的执行效果相同

c.全局队列没有名称，调试时，无法确认准确队列

2.4 主（线程）队列：

1 #pragma mark - 主（线程）队列，保证操作在主线程上执行
2 - (void)gcdDemo4
3 {
4     //每一个应用程序都只有一个主线程
5     //为什么需要在主线程上工作？
6     //在IOS开发中，所有UI的更新工作，都必须在主线程上执行！
7     dispatch_queue_t LD = dispatch_get_main_queue();
8     //主线程是一直工作的，除非将程序杀掉，否则主线程的工作永远不会结束
9     //同步任务，主线程会阻塞
10 //    dispatch_sync(LD, ^{
11 //        NSLog(@"你好");
12 //    });
13
14     for (int i = 0; i < 6; ++i) {
15         //异步任务，在主线程上运行，同时是保持队形的
16         dispatch_async(LD, ^{
17             NSLog(@"%@  %d", [NSThread currentThread], i);
18         });
19     }

3.GCD小结：

串行队列，同步任务，不需要新建线程

串行队列，异步任务，需要一个子线程，线程的创建和回收不需要程序员参与！ “是最安全的一种选择，串行队列是get不到的，只能创建”

并行队列，同步任务，不需要创建线程

并行队列，异步任务，有多少个任务，就开N个线程执行

通过GCD，开发者不用再直接跟线程打交道，只需要向队列中添加代码块即可

GCD在后端管理着一个线程池，GCD不仅决定着代码块将在哪个线程被执行，它还根据可用的系统资源对这些线程进行

管理，从而让开发者从线程管理的工作中解放出来，通过集中的管理线程，缓解大量线程被创建问题

使用GCD，开发者可以将工作考虑为一个队列，而不是一堆线程，这种并行的抽象模型更容易掌握和使用

iOS开发多线程网络———多线程概念及GCD,布布扣,bubuko.com

iOS开发多线程网络———多线程概念及GCD

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