多线程原理（一）

前言

终于来到了多线程这一篇章，多线程我个人觉得是整个OC里面比较重要的一环，因为不管是从底层（lisdispatch）还是到应用层，都是使用非常广泛的。本文主要是对整个多线程原理作一个简单地梳理，然后结合最常使用的GCD作进一步的解释。

什么是线程？什么是进程？

• 线程是进程的基本执行单元，一个进程的所有任务都在线程中执行。

• 进程要想执行任务，必须得有线程，进程至少要有一条线程

• 程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程或 UI 线程

• 进程是指在系统中正在运行的一个应用程序

• 每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用的且受保护的内存空间内

• 进程有内存空间，线程没有空间

• 同一进程内的线程共享本进程的资源，但是进程之间的资源是独立的。

• 进程的崩溃不会影响其他进程，但是线程的崩溃会直接导致所在的进程崩溃

• 进程之前的切换需要花费更多的资源，而线程会更优。

• 线程是处理器调度的基本单位，但是进程不是。

由于IOS是单进程，如果只是单线程，会导致任务进度缓慢，所以我们需要多线程。

意义

优点

• 能适当提高程序的执行效率

• 能适当提高资源的利用率(CPU，内存)

• 线程上的任务执行完成后，线程会自动销毁

缺点

• 开启线程需要占用一定的内存空间(默认情况下，每一个线程都占 512 KB)

• 如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能

多线程原理

CPU具有调度能力，在让一个线程去处理一个任务的时候，他不会等待他执行完成，而是会切换到其他线程，调度其他线程执行其他任务，因为执行速度很快，所以根本感知不到，同一时间只有一个线程在执行任务，如果要实现真正意义上的并发，那就是多核CPU。

线程的状态

线程状态:当一个线程被创建的时候，并不会立即执行，而是进入runable准备阶段，等待cpu的调度，cpu一旦调度就会进入到runing，running之后要么死亡，要么会阻塞,之后会重新进入到runable等待调度。

可调度线程池:线程的创建不是顺序的。当新来一个任务的时候，首先会判断当前可调度线程池中是否存在空闲的线程，如果存在，安排线程去执行，如果不存在，再判断是否达到了阈值，如果没有，那么就会把这条任务放到队列中，再安排线程执行。如果都已经饱满并且都处于执行状态,就会交给饱和策略。

饱和策略:1.抛出异常。 2.任务回退给调用者。 3.丢掉等待过久的任务 4.丢弃任务。

任务执行

任务的执行速度的影响因素

1.cpu 2.任务的复杂度 3.优先级 4.线程状态

优先级翻转

IO密集型：频繁等待的线程。

CPU密集型：很少等待的线程。

对于频繁等待的线程，因cpu具有调度能力，会对该线程提升优先级，但提升了并不是意味着会立即执行，仅仅是提高优先级。

优先级因素：1.用户指定 2.频繁等待程度 3.长时间不执行

锁

在多线程中，因为在同一个进程中，资源是共享的，所以多线程必然存在着资源的竞争，那么就引入了锁的概念。

自旋锁：发现线程正在执行，不停地询问，资源消耗比较高，典型的就是atomic。适用于短小精简的任务。

互斥锁：发现线程正在执行，进入休眠，等待唤醒，资源消耗低。

atomic

ios属性的默认值，原子属性，单写多读，需要消耗大量资源。

GCD简介

一套c语言的api。

GCD 是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案

GCD 会自动利用更多的CPU内核(比如双核、四核)

GCD 会自动管理线程的生命周期(创建线程、调度任务、销毁线程)

程序员只需要告诉 GCD 想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

串行队列与并发队列

串行队列：任务之间是顺序的，挨个排好队。

并发队列：任务之间调度是并发的，任务之间的调度是不确定的，1234任务都有可能，如果是比较长的任务一时完不成可能会挂起，其他任务完成快的会先执行，先调度并不定会先执行。任务的执行依赖于线程。

死锁简单案例

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cooci", NULL);

    NSLog(@"1");

    // 异步函数

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"2");

        // 同步

        dispatch_sync(queue, ^{

            NSLog(@"3");

        });

        NSLog(@"4");

    });
    NSLog(@"5");
复制代码

分析: 首先这是一个串行队列，串行队列执行是顺序的，走到1，发现异步函数，可以缓一缓，接下来去5，然后进入到异步函数，走到2也没问题，接来来是一个同步函数，同步函数的执行堵塞了4的执行，4的执行需要等3执行完才会执行，但是3的执行是后来添加的，并且是dispatch_sync同步的，需要等4执行完才可以执行，互相等待对方执行造型死锁。

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cooci", **NULL**);

    NSLog(@"1");

    // 异步函数

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"2");

        // 同步

        dispatch_sync(queue, ^{

            NSLog(@"3");

        });

    });

    NSLog(@"5");
复制代码

分析：前面和上个案例一样，在执行3的时候，由于是同步函数，需要等待最外层的异步函数执行完毕才会执行，但是它本身就在这个异步函数内部，所以走不完，造成死锁。

WB面试题

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.lg.cooci.cn", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"1");

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"2");

    });

    dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"3"); });

    

    NSLog(@"0");

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"7");

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"8");

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"9");

    });
复制代码

分析：这是一个串行队列，串行队列中，异步函数不存在先后顺序，1、2是无序的，如果不考虑任务的复杂程度来看，12谁先完成是不确定的，包括3，123都是并列的，（同理789）也是不存在堵塞，直到0，3以后的任务因为同步函数而堵塞，但可以肯定的是0在789的前面，所以正确的顺序可能不唯一，123在0前，789在0后即可。