ios 多线程编程指南.pdf

线程是单个应用中可以并发执行多个代码路径的多种技术之一。虽然更新的技术 如操作对象（Operation objects）和Grand Central Dispatch（GCD）,提供一个更加现代化和高效率的基础设施来实现多核并发，但是Mac OS X和iOS也提供一套接口来创建和管理线程。 本文档介绍了Mac OS X上面的可用线程包，并且演示如何使用它们。本文档还 描述了在你的应用中多线程代码同步的相关技术。 ### iOS多线程编程知识点详解 #### 一、多线程编程概述 多线程编程是一种软件技术，它允许在单个应用程序内并行执行多个代码路径。这有助于提高应用程序的响应性和整体性能，尤其是在利用现代多核处理器的能力时。 #### 二、线程的基本概念与术语 1. **什么是多线程**： - 多线程是指一个进程中的多个执行单元或控制单元。每个线程都可以独立执行一部分任务。 2. **线程术语**： - **线程**：进程中的一个执行单位。 - **进程**：正在运行的一个应用程序实例。 - **并发**：多个线程看似同时执行，但实际上是由操作系统调度器在它们之间切换执行。 - **并行**：多个线程真正的同时执行，通常依赖于多核处理器。 3. **多线程的替代方法**： - **操作对象（Operation Objects）**：一种更高级别的抽象，用于封装可并发执行的任务。 - **Grand Central Dispatch (GCD)**：苹果提供的轻量级线程管理机制，适用于iOS和Mac OS X。 4. **线程支持**： - **线程包**：提供了创建和管理线程的基础API。 - **RunLoops**：用于控制线程生命周期的循环机制，确保线程不会无谓地消耗CPU资源。 - **同步工具**：包括锁、信号量等，用于解决线程间的竞争条件和死锁问题。 - **线程间通信**：通过消息传递等方式实现不同线程之间的数据交换。 5. **设计技巧**： - **避免显式创建线程**：推荐使用更高层次的抽象，如GCD或操作对象。 - **保持线程合理忙碌**：避免让线程长时间空闲，充分利用硬件资源。 - **避免共享数据结构**：减少同步需求，降低复杂性。 - **多线程与用户界面**：主线程负责UI更新，后台线程处理耗时任务。 - **理解线程退出行为**：确保线程安全地退出，防止内存泄漏等问题。 - **处理异常**：确保线程能够妥善处理异常情况，避免崩溃。 - **干净地中断线程**：提供安全的中断机制，避免强制终止线程。 - **线程安全的库**：使用线程安全的第三方库或API可以简化多线程编程。 #### 三、线程管理 1. **线程成本**： - 创建和销毁线程都有一定的开销。 - 过多的线程可能导致上下文切换频繁，反而降低性能。 2. **创建线程**： - **使用NSThread**：适用于简单的场景。 - **使用POSIX的多线程**：底层实现，更灵活但复杂度高。 - **使用NSObject来生成线程**：不推荐，除非特殊需求。 - **使用其他线程技术**：例如GCD或操作对象。 - **在Cocoa程序上使用POSIX线程**：需要特别注意与Cocoa环境的兼容性。 3. **配置线程属性**： - **配置线程的堆栈大小**：根据任务需求调整。 - **配置线程本地存储**：为线程分配私有数据空间。 - **设置线程的脱离状态**：指定线程是否自动回收。 - **设置线程的优先级**：调整线程的执行顺序。 4. **编写线程主体入口点**： - **创建自动释放池**：管理线程内部的对象生命周期。 - **设置异常处理**：捕获并处理可能发生的异常。 - **设置RunLoop**：控制线程的生命周期，使其高效运行。 5. **中断线程**： - 提供安全的方法来中断线程，避免造成资源泄露或不稳定状态。 #### 四、RunLoops 1. **RunLoop剖析**： - RunLoop是一个事件循环机制，用于管理线程的生命周期。 - **RunLoop模式**：不同的模式对应不同的事件处理方式。 - **输入源**：外部事件的来源，如网络数据到达等。 2. **何时使用RunLoop**： - RunLoop对于管理线程的活跃状态非常关键，特别是对于需要长期运行的后台线程。 3. **使用RunLoop对象**： - **获得RunLoop对象**：每个线程都有默认的RunLoop。 - **配置RunLoop**：添加输入源、定时器等。 - **启动RunLoop**：使线程进入活跃状态。 - **退出RunLoop**：结束线程的活跃状态。 - **线程安全和RunLoop对象**：确保正确地访问和修改RunLoop对象。 4. **配置RunLoop的源**： - **定义自定义输入源**：扩展RunLoop的功能。 - **配置定时源**：用于定期执行任务。 - **配置基于端口的输入源**：处理特定类型的事件。 #### 五、线程同步 1. **同步工具**： - **原子操作**：保证操作的不可分割性。 - **内存屏障和Volatile变量**：确保变量的可见性和一致性。 - **锁**：防止多个线程同时访问共享资源。 - **条件**：用于线程间的等待和唤醒。 - **执行Selector例程**：用于实现特定的同步逻辑。 2. **同步的成本和性能**： - 同步操作会带来额外的开销，合理选择同步策略非常重要。 3. **线程安全和信号量**： - 信号量是一种常用的同步工具，用于控制对资源的访问。 4. **线程安全设计的技巧**： - **完全避免同步**：通过设计减少共享状态的需求。 - **了解同步的限制**：知道何时同步是必要的。 - **注意对代码正确性的威胁**：识别潜在的问题，如竞态条件。 - **当心死锁和活锁**：避免线程无法继续执行的情况发生。 - **正确使用Volatile变量**：确保变量的可见性。 5. **使用原子操作**： - 原子操作是保证线程安全的一种简便方式。 6. **使用锁**： - **使用POSIX互斥锁**：底层的锁机制。 - **使用NSLock类**：面向对象的锁封装。 - **使用@synchronized指令**：简单的锁操作语法糖。 - **使用其他Cocoa锁**：Cocoa框架提供的其他锁选项。 7. **使用条件**： - **使用NSCondition类**：面向对象的条件封装。 - **使用POSIX条件**：底层的条件机制。 #### 六、结论与推荐资源 - 本指南全面介绍了iOS多线程编程的基本概念、设计技巧以及具体的实现方法。 - 推荐深入学习苹果官方文档，获取最新最权威的信息。 - 实践是检验真理的唯一标准，尝试在项目中应用这些知识，不断优化和改进多线程设计。