[iOS]深入淺出 iOS 之多線程 NSThread (轉) – iPhone手機開發技術文章 iPhone軟體開發教學課程

iOS 支持多個層次的多線程編程,層次越高的抽象程度越高,使用起來也越方便,也是蘋果最推薦使用的方法。下面根據抽象層次從低到高依次列出iOS所支持的多線程編程范式:

1, Thread;

2, Cocoa operations;

3, Grand Central Dispatch (GCD) (iOS4 才開始支持)

 

下面簡要說明這三種不同范式:

Thread 是這三種范式裡面相對輕量級的,但也是使用起來最負責的,你需要自己管理thread的生命周期,線程之間的同步。線程共享同一應用程序的部分內存空間,它們擁有對數據相同的訪問權限。你得協調多個線程對同一數據的訪問,一般做法是在訪問之前加鎖,這會導致一定的性能開銷。在 iOS 中我們可以使用多種形式的 thread:

Cocoa threads: 使用NSThread 或直接從 NSObject 的類方法 performSelectorInBackground:withObject: 來創建一個線程。如果你選擇thread來實現多線程,那麼 NSThread 就是官方推薦優先選用的方式。

POSIX threads: 基於 C 語言的一個多線程庫,

 

Cocoa operations是基於 Obective-C實現的,類 NSOperation 以面向對象的方式封裝瞭用戶需要執行的操作,我們隻要聚焦於我們需要做的事情,而不必太操心線程的管理,同步等事情,因為NSOperation已經為我們封裝瞭這些事情。 NSOperation 是一個抽象基類,我們必須使用它的子類。iOS 提供瞭兩種默認實現:NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation。

 

Grand Central Dispatch (GCD): iOS4 才開始支持,它提供瞭一些新的特性,以及運行庫來支持多核並行編程,它的關註點更高:如何在多個 cpu 上提升效率。

 

有瞭上面的總體框架,我們就能清楚地知道不同方式所處的層次以及可能的效率,便利性差異。下面我們先來看看 NSThread 的使用,包括創建,啟動,同步,通信等相關知識。這些與 win32/Java 下的 thread 使用非常相似。

 

線程創建與啟動

NSThread的創建主要有兩種直接方式:

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(myThreadMainMethod:) toTarget:self withObject:nil];

NSThread* myThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self

                                        selector:@selector(myThreadMainMethod:)

                                        object:nil];

[myThread start];

 

這兩種方式的區別是:前一種一調用就會立即創建一個線程來做事情;而後一種雖然你 alloc 瞭也 init瞭,但是要直到我們手動調用 start 啟動線程時才會真正去創建線程。這種延遲實現思想在很多跟資源相關的地方都有用到。後一種方式我們還可以在啟動線程之前,對線程進行配置,比如設置 stack 大小,線程優先級。

 

還有一種間接的方式,更加方便,我們甚至不需要顯式編寫 NSThread 相關代碼。那就是利用 NSObject 的類方法 performSelectorInBackground:withObject: 來創建一個線程:

[myObj performSelectorInBackground:@selector(myThreadMainMethod) withObject:nil];

其效果與 NSThread 的 detachNewThreadSelector:toTarget:withObject: 是一樣的。

 

 

線程同步

線程的同步方法跟其他系統下類似,我們可以用原子操作,可以用 mutex,lock等。

iOS的原子操作函數是以 OSAtomic開頭的,比如:OSAtomicAdd32, OSAtomicOr32等等。這些函數可以直接使用,因為它們是原子操作。

 

iOS中的 mutex 對應的是 NSLock,它遵循 NSLooking協議,我們可以使用 lock, tryLock, lockBeforeData:來加鎖,用 unLock來解鎖。使用示例:

BOOL moreToDo = YES;

NSLock *theLock = [[NSLock alloc] init];

while (moreToDo) {

    /* Do another increment of calculation */

    /* until there’s no more to do. */

    if ([theLock tryLock]) {

        /* Update display used by all threads. */

        [theLock unlock];

    }

}

 

我們可以使用指令 @synchronized 來簡化 NSLock的使用,這樣我們就不必顯示編寫創建NSLock,加鎖並解鎖相關代碼。

– (void)myMethod:(id)anObj

{

    @synchronized(anObj)

    {

        // Everything between the braces is protected by the @synchronized directive.

    }

}

 

還有其他的一些鎖對象,比如:循環鎖NSRecursiveLock,條件鎖NSConditionLock,分佈式鎖NSDistributedLock等等,在這裡就不一一介紹瞭,大傢去看官方文檔吧。

 

 

用NSCodition同步執行的順序

NSCodition 是一種特殊類型的鎖,我們可以用它來同步操作執行的順序。它與 mutex 的區別在於更加精準,等待某個 NSCondtion 的線程一直被 lock,直到其他線程給那個 condition 發送瞭信號。下面我們來看使用示例:

某個線程等待著事情去做,而有沒有事情做是由其他線程通知它的。

[cocoaCondition lock];

while (timeToDoWork <= 0)

    [cocoaCondition wait];

 

timeToDoWork–; 

// Do real work here.

[cocoaCondition unlock];

 

其他線程發送信號通知上面的線程可以做事情瞭:

[cocoaCondition lock];

timeToDoWork++;

[cocoaCondition signal];

[cocoaCondition unlock];

 

 

線程間通信

線程在運行過程中,可能需要與其它線程進行通信。我們可以使用 NSObject 中的一些方法:

在應用程序主線程中做事情:

performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:

performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes:

 

在指定線程中做事情:

performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:

performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes:

 

在當前線程中做事情:

performSelector:withObject:afterDelay:

performSelector:withObject:afterDelay:inModes:

 

取消發送給當前線程的某個消息

cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:

cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object:

 

如在我們在某個線程中下載數據,下載完成之後要通知主線程中更新界面等等,可以使用如下接口:- (void)myThreadMainMethod

{

    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    // to do something in your thread job

    …

    [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI) withObject:nil waitUntilDone:NO];

    [pool release];

}

 

RunLoop

說到 NSThread 就不能不說起與之關系相當緊密的 NSRunLoop。Run loop 相當於 win32 裡面的消息循環機制,它可以讓你根據事件/消息(鼠標消息,鍵盤消息,計時器消息等)來調度線程是忙碌還是閑置。

系統會自動為應用程序的主線程生成一個與之對應的 run loop 來處理其消息循環。在觸摸 UIView 時之所以能夠激發 touchesBegan/touchesMoved 等等函數被調用,就是因為應用程序的主線程在 UIApplicationMain 裡面有這樣一個 run loop 在分發 input 或 timer 事件。

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