多線程：NSThread

jopen 8年前發布 | 18K 次閱讀 NSThread 多線程 iOS開發移動開發

多線程是程序開發中非常基礎的一個概念，大家在開發過程中應該或多或少用過相關的東西。同時這恰恰又是一個比較棘手的概念，一切跟多線程掛鉤的東西都會變得復雜。如果使用過程中對多線程不夠熟悉，很可能會埋下一些難以預料的坑。

iOS中的多線程技術主要有NSThread, GCD和NSOperation。他們的封裝層次依次遞增，其中:

NSThread封裝性最差，最偏向于底層，主要基于thread使用
GCD是基于C的API，直接使用比較方便，主要基于task使用
NSOperation是基于GCD封裝的NSObject對象，對于復雜的多線程項目使用比較方便，主要基于隊列使用

這篇文章是這個多線程系列的第一篇，主要介紹NSThread, NSThread是上面三項技術中唯一基于thread的，每一個NSThread對象代表著一個線程，理解NSThread更有利于理解多線程的含義

多線程的概念

曾經面試的時候被問到過什么是線程和進程？當時感覺自己似乎知道這是什么東西，但是比劃了半天就是說不上來

根據Apple官方的定義：

The term thread is used to refer to a separate path of execution for code.
The term process is used to refer to a running executable, which can encompass multiple threads.

線程用于指代一個獨立執行的代碼路徑
進程用于指代一個可執行程序，他可以包含多個線程

當一個可執行程序中擁有多個獨立執行的代碼路徑的時候，這就叫做多線程

NSThread API

線程創建

對于NSThread來說，每一個對象就代表著一個線程，NSThread提供了2種創建線程的方法:

+ (void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(nullable id)argument;
- (instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(nullable id)argument NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);

detach方法直接創建并啟動一個線程去Selector，由于沒有返回值，如果需要獲取新創建的Thread，需要在執行的Selector中調用 -[NSThread currentThread] 獲取
init方法初始化線程并返回，線程的入口函數由Selector傳入。線程創建出來之后需要手動調用 -start 方法啟動

線程操作

創建好線程之后當然需要對線程進行操作，NSThread給線程提供的主要操作方法有啟動，睡眠，取消，退出

啟動

我們使用init方法將線程創建出來之后，線程并不會立即運行，只有我們手動調用 -start 方法才會啟動線程

- (void)start NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);

這里要注意的是：部分線程屬性需要在啟動前設置，線程啟動之后再設置會無效。如 qualityOfService 屬性

睡眠

NSThread提供了2個讓線程睡眠的方法，一個是根據NSDate傳入睡眠時間，一個是直接傳入NSTimeInterval

+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date;
+ (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti;

看到 sleepUntilDate: 大家可能會想起runloop的 runUntilDate: 。他們都有阻塞線程的效果，但是阻塞之后的行為又有不一樣的地方，使用的時候，我們需要根據具體需求選擇合適的API。

sleepUntilDate: 相當于執行一個sleep的任務。在執行過程中，即使有其他任務傳入runloop，runloop也不會立即響應，必須sleep任務完成之后，才會響應其他任務
runUntilDate: 雖然會阻塞線程，阻塞過程中并不妨礙新任務的執行。當有新任務的時候，會先執行接收到的新任務，新任務執行完之后，如果時間到了，再繼續執行 runUntilDate: 之后的代碼

取消

對于線程的取消，NSThread提供了一個取消的方法和一個屬性

@property (readonly, getter=isCancelled) BOOL cancelled NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);

- (void)cancel NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);

不過大家千萬不要被它的名字迷惑，調用 -cancel 方法并不會立刻取消線程，它僅僅是將 cancelled 屬性設置為YES。 cancelled 也僅僅是一個用于記錄狀態的屬性。線程取消的功能需要我們在main函數中自己實現

要實現取消的功能，我們需要自己在線程的main函數中定期檢查 isCancelled 狀態來判斷線程是否需要退出，當 isCancelled 為YES的時候，我們手動退出。如果我們沒有在main函數中檢查 isCancelled 狀態，那么調用 -cancel 將沒有任何意義

退出

與充滿不確定性的 -cancel 相比， -exit 函數可以讓線程立即退出。

+ (void)exit;

-exit 屬于核彈級別終極API，調用之后會立即終止線程，即使任務還沒有執行完成也會中斷。這就非常有可能導致內存泄露等嚴重問題，所以一般不推薦使用。

對于有runloop的線程，可以使用 CFRunLoopStop() 結束runloop配合 -cancel 結束線程

線程通訊

線程準備好之后，經常需要從主線程把耗時的任務丟給輔助線程，當任務完成之后輔助線程再把結果傳回主線程傳，這些線程通訊一般用的都是perform方法

//①

(void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString > )array; //②
(void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

//③

(void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread )thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(nullable NSArray<NSString > *)array NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); //④
(void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);</pre>
- ①：將selector丟給主線程執行，可以指定runloop mode
- ②：將selector丟給主線程執行，runloop mode默認為common mode
- ③：將selector丟個指定線程執行，可以指定runloop mode
- ④：將selector丟個指定線程執行，runloop mode默認為default mode
所以我們一般用③④方法將任務丟給輔助線程，任務執行完成之后再使用①②方法將結果傳回主線程。

注意：perform方法只對擁有runloop的線程有效，如果創建的線程沒有添加runloop，perform的selector將無法執行。

線程優先級
每個線程的緊急程度是不一樣的，有的線程中任務你也許希望盡快執行，有的線程中任務也許并不是那么緊急，所以線程需要有優先級。優先級高線程中的任務會比優先級低的線程先執行
NSThread有4個優先級的API
```
+ (double)threadPriority;
```
(BOOL)setThreadPriority:(double)p;

@property double threadPriority NS_AVAILABLE(10_6, 4_0); // To be deprecated; use qualityOfService below

@property NSQualityOfService qualityOfService NS_AVAILABLE(10_10, 8_0); // read-only after the thread is started</pre>

前2個是類方法，用于設置和獲取當前線程的優先級

threadPriority屬性可以通過對象設置和獲取優先級
由于線程優先級是一個比較抽線的東西，沒人能知道0.5和0.6到底有多大區別，所以iOS8之后新增了qualityOfService枚舉屬性，大家可以通過枚舉值設置優先級

</ul>

typedef NS_ENUM(NSInteger, NSQualityOfService) {
    NSQualityOfServiceUserInteractive = 0x21,
    NSQualityOfServiceUserInitiated = 0x19,
    NSQualityOfServiceDefault = -1
    NSQualityOfServiceUtility = 0x11,
    NSQualityOfServiceBackground = 0x09,
}

NSQualityOfService主要有5個枚舉值，優先級別從高到低排布：

NSQualityOfServiceUserInteractive：最高優先級，主要用于提供交互UI的操作，比如處理點擊事件，繪制圖像到屏幕上
NSQualityOfServiceUserInitiated：次高優先級，主要用于執行需要立即返回的任務
NSQualityOfServiceDefault：默認優先級，當沒有設置優先級的時候，線程默認優先級
NSQualityOfServiceUtility：普通優先級，主要用于不需要立即返回的任務
NSQualityOfServiceBackground：后臺優先級，用于完全不緊急的任務

一般主線程和沒有設置優先級的線程都是默認優先級

主線程和當前線程

NSThread也提供了非常方便的獲取和判斷主線程的API

@property (readonly) BOOL isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);

(BOOL)isMainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); // reports whether current thread is main

(NSThread *)mainThread NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);</pre>

isMainThread：判斷當前線程是否是主線程
mainThread：獲取主線程的thread

除了獲取主線程，我們也可以使用 -currentThread 獲取當前線程

+ (NSThread *)currentThread;

線程通知

NSThread有三個線程相關的通知

NSString * const NSWillBecomeMultiThreadedNotification;
NSString * const NSDidBecomeSingleThreadedNotification;
NSString * const NSThreadWillExitNotification;

NSWillBecomeMultiThreadedNotification：由當前線程派生出第一個其他線程時發送，一般一個線程只發送一次
NSDidBecomeSingleThreadedNotification：這個通知目前沒有實際意義，可以忽略
NSThreadWillExitNotification線程退出之前發送這個通知

NSThread實例

只看API畢竟比較抽象，下面我用一個例子給大家展示NSThread的使用方法

線程創建

我們首先來創建一個線程，并用self.thread持有，以便后面操作線程和線程通訊使用

self.thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadMain) object:nil]; // ①創建線程
self.thread.qualityOfService = NSQualityOfServiceDefault; //②設置線程優先級
[self.thread start]; //③啟動線程

①：創建線程，并指定入口main函數為 -threadMain
②：設置線程的優先級，qualityOfService屬性必須在線程啟動之前設置，啟動之后將無法再設置
③：調用 start 方法啟動線程。

由于線程的創建和銷毀非常消耗性能，大多情況下，我們需要復用一個長期運行的線程來執行任務。

在線程啟動之后會首先執行 -threadMain ，正常情況下threadMain方法執行結束之后，線程就會退出。為了線程可以長期復用接收消息，我們需要在threadMain中給thread添加runloop

- (void)threadMain {
  [[NSThread currentThread] setName:@"myThread"]; // ①給線程設置名字
  NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];    // ②給線程添加runloop
  [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];   //③給runloop添加數據源
  while (![[NSThread currentThread] isCancelled]) {           //④：檢查isCancelled

  [runLoop runUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:10]];  //⑤啟動runloop

}
}</pre>
 
①：設置線程的名字，這一步不是必須的，主要是為了debug的時候更方便，可以直接看出這是哪個線程

 ②：自定義的線程默認是沒有runloop的，調用 -currentRunLoop ，方法內部會為線程創建runloop 

③：如果沒有數據源，runloop會在啟動之后會立刻退出。所以需要給runloop添加一個數據源，這里添加的是NSPort數據源

 ④：定期檢查isCancelled，當外部調用 -cancel 方法將isCancelled置為YES的時候，線程可以退出 

⑤：啟動runloop

線程通訊
線程創建好了之后我們就可以給線程丟任務了，當我們有一個需要比較耗時的任務的時候，我們可以調用perform方法將task丟給這個線程。
[self performSelector:@selector(threadTask) onThread:self.thread withObject:nil waitUntilDone:NO]

結束線程
 當我們想要結束線程的時候，我們可以使用 CFRunLoopStop() 配合 -cancel 來結束線程。 
- (void)cancelThread
{
  [[NSThread currentThread] cancel];
  CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
}

不過這個方法必須在self.thread線程下調用。如果當前是主線程。可以perform到self.thread下調用這個方法結束線程
Extension
 
 runloop相關知識可以閱讀ibireme的 深入理解RunLoop 

 NSThread使用實例可以閱讀 AFNetWroking 2的源碼 

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