iOS多线程开发 NSThread

释放双眼,带上耳机,听听看~!

iOS
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。下面根据抽象层次从低到高依次列出iOS所支持的多线程编程范式:
1, Thread;
2, Cocoa operations;
3, Grand Central Dispatch (GCD) (iOS4 才开始支持)

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 operations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 (GCD): 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:selfwithObject:nil];

 

以及:

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 bythe @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。

 

1.什么是NSRunLoop?
我们会经常看到这样的代码:

 

(IBAction)start:(id)sender
{
pageStillLoading =YES;
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(loadPageInBackground:)toTarget:self
withObject:nil];
[progress setHidden:NO];
while(pageStillLoading){
[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode
beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
[progress setHidden:YES];
}

2. NSRunLoop工作原理这段代码很神奇的,因为他会“暂停”代码运行,而且程序运行不会因为这里有一个while循环而受到影响。在[progress
setHidden:NO]执行之后,整个函数想暂停了一样停在循环里面,等loadPageInBackground里面的操作都完成了以后才让[progress
setHidden:YES]运行。这样做就显得简介,而且逻辑很清晰。如果你不这样做,你就需要在loadPageInBackground里面表示load完成的地方调用[progress
setHidden:YES],显得代码不紧凑而且容易出错。
那么具体什么是NSRunLoop呢?其实NSRunLoop的本质是一个消息机制的处理模式。如果你对vc++编程有一定了解,在windows中,有一系列很重要的函数SendMessage,PostMessage,GetMessage,这些都是有关消息传递处理的API。但是在你进入到Cocoa的编程世界里面,我不知道你是不是走的太快太匆忙而忽视了这个很重要的问题,Cocoa里面就没有提及到任何关于消息处理的API,开发者从来也没有自己去关心过消息的传递过程,好像一切都是那么自然,像大自然一样自然?在Cocoa里面你再也不用去自己定义WM_COMMAD_XXX这样的宏来标识某个消息,也不用在switch-case里面去对特定的消息做特别的处理。难道是Cocoa里面就没有了消息机制?答案是否定的,只是Apple在设计消息处理的时候采用了一个更加高明的模式,那就是RunLoop。

接下来看一下NSRunLoop具体的工作原理,首先是官方文档提供的说法,看图:

通过所有的“消息”都被添加到了NSRunLoop中去,而在这里这些消息并分为“input
source”和“Timer source”
并在循环中检查是不是有事件需要发生,如果需要那么就调用相应的函数处理。为了更清晰的解释,我们来对比VC++和iOS消息处理过程。

VC++中在一切初始化都完成之后程序就开始这样一个循环了(代码是从户sir mfc程序设计课程的slides中截取):

 

int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,HINSTANCE
hPrevInstance,LPSTR  lpCmdLine,int nCmdShow){
...
while(GetMessage(&amp;msg,
NULL,0,0)){
if(!TranslateAccelerator(msg.hwnd,
hAccelTable,&amp;msg)){
TranslateMessage(&amp;msg);
DispatchMessage(&amp;msg);
}
}
}

 

int UIApplicationMain(...){
...
while(running){
[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode
beforeDate:[NSDate distantFuture]];
}
...
}

 

所以在UIApplicationMain中也是同样在不断处理runloop才是的程序没有退出。刚才的我说了NSRunLoop是一种更加高明的消息处理模式,他就高明在对消息处理过程进行了更好的抽象和封装,这样才能是的你不用处理一些很琐碎很低层次的具体消息的处理,在NSRunLoop中每一个消息就被打包在input可以看到在GetMessage之后就去分发处理消息了,而iOS中main函数中只是调用了UIApplicationMain,那么我们可以介意猜出UIApplicationMain在初始化完成之后就会进入这样一个情形:

source或者是timer source中了,当需要处理的时候就直接调用其中包含的相应对象的处理函数了。所以对外部的开发人员来讲,你感受到的就是,把source/timer加入到runloop中,然后在适当的时候类似于[receiver
action]这样的事情发生了。甚至很多时候,你都没有感受到整个过程前半部分,你只是感觉到了你的某个对象的某个函数调用了。比如在UIView被触摸时会用touchesBegan/touchesMoved等等函数被调用,也许你会想,“该死的,我都不知道在那里被告知有触摸消息,这些处理函数就被调用了!?”所以,消息是有的,只是runloop已经帮你做了!为了证明我的观点,我截取了一张debug
touchesBegan的call stack,有图有真相:

iPhone开发应用中NSOperation多线程使用是本文要介绍的内容,首先创建一个线程类,RequestOperation,它继承NSOperation,而后我们在控制器类当中,创建一个NSOperationQueue对象,将该线成加入到序列中  。它就会自动的从NSOperationQueue当中取到我们加入的线程,而后运行线成的start方法  。

 #import "RootViewController.h"  

@implementation RootViewController 

 #pragma mark - 

 #pragma mark View lifecycle 

 -(void)buttonClicked:(id)sender{ 

  _queue=[[NSOperationQueue alloc] init];  

 //第一个请求  

  NSURLRequest *request=[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"http:www.google.com"]];  

  RequestOperation *operation=[[RequestOperation alloc] initWithRequest:request]; 

 [_queue addOperation:operation];  

 [operation release];  

 //第二个请求  

 //NSURLRequest *request2=[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"http:www.baidu.com"]]; 

 //RequestOperation *operation1=[[RequestOperation alloc]initWithRequest:request2]; 

//operation1.message=@"operation1---";  

//[_queue addOperation:operation1];  

}  

#import <Foundation/Foundation.h> 

@interface RequestOperation : NSOperation{ 

 NSURLRequest *_request;  

NSMutableData *_data;  

NSString *message;  

}  

@property(nonatomic,retain)NSString *message;  

-(id)initWithRequest:(NSURLRequest*)request;  

@end  

   

//  

//  RequestOperation.m  

//  NSOperation  

//  

//  Created by wangqiulei on 8/23/10.  

//  Copyright 2010 __MyCompanyName__. All rights reserved. 

//  

#import "RequestOperation.h"  

@implementation RequestOperation  

@synthesize message;  

-(id)initWithRequest:(NSURLRequest *)request{  

   

 if (self=[self init]) {  

 _request=[request retain];  

 _data=[[NSMutableData data]retain];  

 }  

return self;  

}  

-(void)dealloc{  

 [_request release];  

[_data release];  

 [super dealloc];  

}  

//如果返回为YES表示asychronously方式处理  

-(BOOL)isConcurrent{ 

   

 return YES;  

}  

//开始处理  

-(void)start{  

 if (![self isCancelled]) {  

   

 NSLog(@"%@",self.message);  

 NSLog(@"-------------%d",[self retainCount]); 

 [NSURLConnection connectionWithRequest:_request delegate:self]; 

 }  

}  

//取得数据  

-(void) connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data{ 

 //添加数据  

 [_data appendData:data];  

 NSLog(@"%@",_data);  

}  

//http请求结束  

-(void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection{ 

}  

@end 

 

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