[iOS]深入浅出 iOS 之多线程 NSThread

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OS 支持多个层次的多线程 编程，层次越高的抽象程度越高，使用起来也越方便，也是苹果最推荐使用的方法。 
 
 
下面简要说明这三种不同范式：  
Thread 是这三种范式里面相对轻量级的，但也是使用起来最负责的，你需要自己管理thread的生命周期，线程 之间的同步。线程 共享同一应用程序的部分内存空间，它们拥有对数据相同的访问权限。 
你得协调多个线程 对同一数据的访问，一般做法是在访问之前加锁，这会导致一定的性能开销。在 iOS 中我们可以使用多种形式的 thread: 
Cocoa threads: 使用NSThread 或直接从 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个线程 。如果你选择thread来实现多线程 ，那么 NSThread 就是官方推荐优先选用的方式。 
POSIX threads: 基于 C 语言的一个多线程 库， 
 
Cocoa operati*****是基于 Obective-C实现的，类 NSOperation 以面向对象的方式封装了用户需要执行的操作，我们只要聚焦于我们需要做的事情，而不必太操心 线程 的管理，同步等事情， 
因为NSOperation已经为我们封装了这些事情。 NSOperation 是一个抽象基类，我们必须使用它的子类。iOS 提供了两种默认实现：NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation。 
 
Grand Central Dispatch : iOS4 才开始支持，它提供了一些新的特性，以及运行库来支持多核并行编程，它的关注点更高：如何在多个 cpu 上提升效率。  
 
有了上面的总体框架，我们就能清楚地知道不同方式所处的层次以及可能的效率，便利性差异。下面我们先来看看 NSThread 的使用，包括创建，启动，同步，通信等相关知识。这些与 win32/Java 下的 thread 使用非常相似。  
 
线程 创建与启动  
NSThread的创建主要有两种直接方式： 
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(myThreadMainMethod:) toTarget:self withObject:nil]; 
和 
NSThread* myThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self 
                                        selector:@selector(myThreadMainMethod:) 
                                        object:nil]; 
[myThread start]; 
 
这两种方式的区别是：前一种一调用就会立即创建一个 线程 来做事情；而后一种虽然你 alloc 了也 init了，但是要直到我们手动调用 start 启动线程 时才会真正去创建线程 。 
这种延迟实现思想在很多跟资源相关的地方都有用到。后一种方式我们还可以在启动线程 之前，对线程 进行配置，比如设置 stack 大小，线程 优先级。 
 
还有一种间接的方式，更加方便，我们甚至不需要显式编写 NSThread 相关代码。那就是利用 NSObject 的类方法 performSelectorInBackground:withObject: 来创建一个 线程 ： 
[myObj performSelectorInBackground:@selector(myThreadMainMethod) withObject:nil]; 
其效果与 NSThread 的 detachNewThreadSelector:toTarget:withObject: 是一样的。 
 
 
线程 同步  
线程 的同步方法跟其他系统下类似，我们可以用原子操作，可以用 mutex，lock等。 
iOS的原子操作函数是以 OSAtomic开头的，比如：OSAtomicAdd32, OSAtomicOr32等等。这些函数可以直接使用，因为它们是原子操作。 
 
iOS中的 mutex 对应的是 NSLock，它遵循 NSLooking协议，我们可以使用 lock, tryLock, lockBeforeData:来加锁，用 unLock来解锁。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]; 
    } 
} 
 
我们可以使用指令 @synchronized 来简化 NSLock的使用，这样我们就不必显示编写创建NSLock,加锁并解锁相关代码。  
- (void)myMethod:(id)anObj 
{ 
    @synchronized(anObj) 
    { 
        // Everything between the braces is protected by the @synchronized directive. 
    } 
} 
  
还有其他的一些锁对象，比如：循环锁NSRecursiveLock，条件锁NSConditionLock，分布式锁NSDistributedLock等等，在这里就不一一介绍了，大家去看官方文档吧。 
 
 
用NSCodition同步执行的顺序  
NSCodition 是一种特殊类型的锁，我们可以用它来同步操作执行的顺序。它与 mutex 的区别在于更加精准，等待某个 NSCondtion 的线程 一直被 lock，直到其他线程 给那个 condition 发送了信号。 
下面我们来看使用示例： 某个线程 等待着事情去做，而有没有事情做是由其他线程 通知它的。 
 
 
[cocoaCondition lock]; 
while (timeToDoWork <= 0) 
    [cocoaCondition wait]; 
  
timeToDoWork--;  
// Do real work here. 
[cocoaCondition unlock]; 
 
其他 线程 发送信号通知上面的线程 可以做事情了： 
[cocoaCondition lock]; 
timeToDoWork++; 
[cocoaCondition signal]; 
[cocoaCondition unlock]; 
 
 
线程 间通信  
线程 在运行过程中，可能需要与其它线程 进行通信。我们可以使用 NSObject 中的一些方法： 
在应用程序主线程 中做事情： 
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone: 
performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes: 
 
在指定 线程 中做事情： 
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone: 
performSelector:onThread:withObject:waitUntilDone:modes: 
 
在当前 线程 中做事情： 
performSelector:withObject:afterDelay: 
performSelector:withObject:afterDelay:inModes: 
 
取消发送给当前 线程 的某个消息 
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget: 
cancelPreviousPerformRequestsWithTarget:selector:object: 
 
如在我们在某个 线程 中下载数据，下载完成之后要通知主线程 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  
说到 NSThread 就不能不说起与之关系相当紧密的 NSRunLoop。Run loop 相当于 win32 里面的消息循环机制，它可以让你根据事件/消息（鼠标消息，键盘消息，计时器消息等）来调度线程 是忙碌还是闲置。 
系统会自动为应用程序的主线程 生成一个与之对应的 run loop 来处理其消息循环。在触摸 UIView 时之所以能够激发 touchesBegan/touchesMoved 等等函数被调用， 
就是因为应用程序的主线程 在 UIApplicationMain 里面有这样一个 run loop 在分发 input 或 timer 事件。