iOS多线程开发 NSThread
来源:互联网 发布:淘宝数据浏览器插件 编辑:程序博客网 时间:2024/06/02 23:06
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: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。
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];}
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。
2. NSRunLoop工作原理
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(&msg, NULL, 0, 0)){if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, &msg)){TranslateMessage(&msg);DispatchMessage(&msg);}}}
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:
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 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 。
1. #import "RootViewController.h" 2. @implementation RootViewController 3. #pragma mark - 4. #pragma mark View lifecycle 5. -(void)buttonClicked:(id)sender{ 6. _queue=[[NSOperationQueue alloc] init]; 7. //第一个请求 8. NSURLRequest *request=[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"http:www.google.com"]]; 9. RequestOperation *operation=[[RequestOperation alloc] initWithRequest:request]; 10. [_queue addOperation:operation]; 11. [operation release]; 12. //第二个请求 13. //NSURLRequest *request2=[NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:@"http:www.baidu.com"]]; 14. //RequestOperation *operation1=[[RequestOperation alloc]initWithRequest:request2]; 15. //operation1.message=@"operation1---"; 16. //[_queue addOperation:operation1]; 17. } 18. #import <Foundation/Foundation.h> 19. @interface RequestOperation : NSOperation{ 20. NSURLRequest *_request; 21. NSMutableData *_data; 22. NSString *message; 23. } 24. @property(nonatomic,retain)NSString *message; 25. -(id)initWithRequest:(NSURLRequest*)request; 26. @end 27. 28. //29. // RequestOperation.m 30. // NSOperation 31. //32. // Created by wangqiulei on 8/23/10. 33. // Copyright 2010 __MyCompanyName__. All rights reserved. 34. //35. #import "RequestOperation.h" 36. @implementation RequestOperation 37. @synthesize message; 38. -(id)initWithRequest:(NSURLRequest *)request{ 39. 40. if (self=[self init]) { 41. _request=[request retain]; 42. _data=[[NSMutableData data]retain]; 43. } 44. return self; 45. } 46. -(void)dealloc{ 47. [_request release]; 48. [_data release]; 49. [super dealloc]; 50. } 51. //如果返回为YES表示asychronously方式处理 52. -(BOOL)isConcurrent{ 53. 54. return YES; 55. } 56. //开始处理 57. -(void)start{ 58. if (![self isCancelled]) { 59. 60. NSLog(@"%@",self.message); 61. NSLog(@"-------------%d",[self retainCount]); 62. [NSURLConnection connectionWithRequest:_request delegate:self]; 63. } 64. } 65. //取得数据 66. -(void) connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data{ 67. //添加数据 68. [_data appendData:data]; 69. NSLog(@"%@",_data); 70. } 71. //http请求结束 72. -(void)connectionDidFinishLoading:(NSURLConnection *)connection{ 73. } 74. @end
在iphone开发中经常需要更新UI的显示,一般需要启动新的线程来运行相关数据地更新,然后在另一线程中更新UI. 这里利用NSThread实现这样一个功能:更新进度条。
//// NSThreadDemoAppDelegate.m// NSThreadDemo//// Created by Chelsea Wang(420989762/wwssttt@163.com) on 11-10-11.// Copyright 2011年 __MyCompanyName__. All rights reserved.//@implementation NSThreadDemoAppDelegatefloat processValue = 0;@synthesize window = _window;- (BOOL)application:(UIApplication *)application didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions{ // Override point for customization after application launch. UIProgressView* processView = [[UIProgressView alloc] initWithProgressViewStyle:UIProgressViewStyleDefault]; [processView setFrame:CGRectMake(10, 50, 200, 30)]; [processView setTag:101]; [processView setProgress:0.0]; UILabel* processLabel = [[UILabel alloc] initWithFrame:CGRectMake(225, 30, 100, 50)]; [processLabel setText:[NSString stringWithFormat:@"%.2f%%",processValue*100]]; [processLabel setTag:102]; [self.window addSubview:processView]; [processView release]; [self.window addSubview:processLabel]; [processLabel release]; [self.window makeKeyAndVisible]; [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(updateProcess) toTarget:self withObject:nil]; return YES;}-(void)updateProcess{ NSAutoreleasePool* p = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI) withObject:nil waitUntilDone:YES]; [p release];}-(void)updateUI{ if (processValue <= 1.0) { processValue += 0.1; UIProgressView* processView = (UIProgressView*)[self.window viewWithTag:101]; [processView setProgress:processValue]; UILabel* processLabel = (UILabel*)[self.window viewWithTag:102]; [processLabel setText:[NSString stringWithFormat:@"%.2f%%",processValue*100]]; [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(updateUI) userInfo:nil repeats:NO]; }else{ processValue = 0.0; [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:0.5 target:self selector:@selector(updateUI) userInfo:nil repeats:NO]; }}
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