iOS 进程、线程、多线程、多进程… 的认识

基于对进程、线程的记忆模糊，为了提高自己的认知，查找了许多许多资料，做了一次汇总。PS: 感谢广大网友。

一、进程

  • 进程是一个具有独立功能的程序关于某次数据集合的一次运行活动，他是操作系统分配资源的基本单位。
  • 进程是指系统正在运行中的一个应用程序，就是一段程序执行的过程。我们可以理解为手机上的一个app。
  • 每个进程之间是独立的，每个进程均运行在起专用且受保护的内存空间内，拥有独立运行所需的全部资源。
  • 进程是操作系统进行资源分配的单位。

二、线程

  • 程序执行流的最小单元，线程是进程中的一个实体。
  • 一个进程想要执行任务，必须至少有一条线程。应用程序启动的时候，系统会默认开启一条线程，也就是主线程。

三、进程和线程的关系

  • 线程是进程的执行单元，进程的所有任务都在线程中执行。
  • 线程是CPU分配资源和调度的最小单位。
  • 一个程序可对应多个进程（多进程）；一个进程中可对应多个线程，但至少要有一条线程。
  • 同个进程内的线程共享进程资源。

四、多进程

  • 进程是程序在计算机上的一次执行活动。当你运行一个程序，你就启动了一个进程。显然程序是死的（静态的），进程是活动的（动态的）。
  • 进程可以分为系统进程和用户进程。
  • 系统进程：凡是用于完成操作系统的各种功能的进程就是系统进程，他们就是出于运行状态下的操作系统本身
  • 用户进程：运行用户程序时创建的运行在用户态下的进程。
  • 进程又被细化为线程，也就是一个进程下有多个能独立运行的更小的单位。在同一个时间里，同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态，这便是多进程。

五、多线程

  • 同一时间，CPU 只能处理1条线程，只有1条线程执行。多线程并发执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换）。如果CPU的调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象。
  • 如果线程非常至多（N条），CPU会在这些（N条）线程之间调度，消耗大量的CPU资源，每条线程被调用执行的频率会降低（线程的执行效率降低）。
  • 多线程的有点：
  • 能适当提高程序的执行效率
  • 能适当提高资源的利用率（CPU、内存利用率）
  • 多线程的缺点：
  • 开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，主线程占用1M，子线程占用512kb），如若开启大量线程，会占用大量的内存空间，就会降低程序的性能
  • 线程越多，CPU在调度线程的开销就越大
  • 程序设计更加复杂：如线程之间的通信、多线程之间的数据共享等

六、任务

就是执行操作的意思，也就是在线程中执行的那段代码。在DCD中是放在block 中的。

执行任务的方式有两种：同步执行（sync）和异步执行（async）

  • 同步（Sync）: 同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列中的任务都完成之后再执行，所以会阻塞线程。 只能在当前线程中执行任务（是当前的线程，不一定是主线程），不具备开启新线程的能力。
  • 异步（Async）: 线程会立即返回，无需等待就会继续执行下面的任务，不会阻塞当前线程。可以在线的线程中执行任务，具备开启线程的能力（具备但不是一定要开启新线程）。如果不是添加在主队列上，异步会在子线程中执行任务。

七、 队列

队列（Dispatch Queue）: 这里的队列是指执行任务的等待队列，即用来存放任务的队列。

队列是一种特殊的线性表，遵循 FIFO(先进先出) 的原则，即只能在队尾插入，队头删除。 没读取一个任务，则从队列中释放(删除)一个任务。

在GCD中有两种队列：串行队列和并发队列。两者都符合 FIFO 的原则，二者的主要区别是：执行的顺序不同和开启的线程数不同。

  • 串行队列（Serial Dispatch Queue）:
    同一时间内，队列中只能执行一个任务，只有当前的任务执行完成之后，才能执行下一个任务。（只能开启一个线程，一个线程执行完毕后，再执行下一个任务）。主队列是主线程上的一个串行队列，是系统自动为程序创建的
  • 并行队列（Concurrent Dispatch Queue）:
    同时允许多个任务同时执行。（可以开启多个线程，并且同时执行）。并发队列的并发功能只有在异步(dispatch_async) 函数下才有效。

八、iOS 中的多线程

主要有三种：NSThread、NSOperationQueue、GCD

  1. NSThread：轻量级别的多线程技术
  • 手动开辟的子线程，使用的是初始化方式：那么就需要我们自己启动
  • 手动开辟的子线程，使用的是构造器方式：那么它就会自动启动
  • 只要是我们手动开辟的子线程，都需要我们自己管理，包括该线程启动和使用完毕后的资源回收。
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(testThread:) object:@"我是参数"];
    // 当使用初始化方法出来的主线程需要start启动
    [thread start];
    // 可以为开辟的子线程起名字
    thread.name = @"NSThread线程";
    // 调整Thread的权限 线程权限的范围值为0 ~ 1 。越大权限越高，先执行的概率就会越高，由于是概率，所以并不能很准确的的实现我们想要的执行顺序，默认值是0.5
    thread.threadPriority = 1;
    // 取消当前已经启动的线程
    [thread cancel];
    // 通过遍历构造器开辟子线程
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(testThread:) toTarget:self withObject:@"构造器方式"];
  • performSelector… 只要是 NSObject 的子类或者对象，都可以通过调用该方法进入子线程和主程。其实这些方法所开辟的子线程也是 NSThread 的另一种体现方式。
    注意：在编译阶段并不会去检查方式是否有效存在，如果不存在只会给出警告
//在当前线程。延迟1s执行。响应了OC语言的动态性:延迟到运行时才绑定方法
        [self performSelector:@selector(aaa) withObject:nil afterDelay:1];
      // 回到主线程。waitUntilDone:是否将该回调方法执行完在执行后面的代码，如果为YES:就必须等回调方法执行完成之后才能执行后面的代码，说白了就是阻塞当前的线程；如果是NO：就是不等回调方法结束，不会阻塞当前线程
        [self performSelectorOnMainThread:@selector(aaa) withObject:nil waitUntilDone:YES];
      //开辟子线程
        [self performSelectorInBackground:@selector(aaa) withObject:nil];
      //在指定线程执行
        [self performSelector:@selector(aaa) onThread:[NSThread currentThread] withObject:nil waitUntilDone:YES]

**需要注意的是：** 如果带有 afterDelay 延时参数时，会在内部创建一个 NSTimer , 然后添加到当前线程的 Runloop 中。也就是如果当前线程没有开启 runloop ，该方法就会失效。在子线程中，需要启动runloop(注意调用顺序)。

[self performSelector:@selector(aaa) withObject:nil afterDelay:1];
[[NSRunLoop currentRunLoop] run];

而 perfromSelector:withObject: 只是一个单纯的消息发送，和时间没有关系，所以不需要添加在子线程的 runloop 也可以执行。

  1. GCD 对比 NSOperationQueue

二者之间的关系：

GCD 是面向底层的C语言的API, NSOperationQueue 使用 GCD 构建封装的，是GCD的高级抽象。

  • GCD 的执行效率更高。而且由于队列中执行的是由block构成的任务，这个一个轻量级的数据结构，写起来更方便
  • GCD 只支持FIFO的队列，而NSOperationQueue可以通过设置最大并发数，设置优先级，添加依赖关系等调整执行顺序
  • NSOperationQueue 甚至可以设置跨队列依赖关系，但是GCD 只能通过设置串行队列，或者在队列内添加barrier(dispaych_barrier_async)任务，才能控制执行顺序，较为复杂
  • NSOperationQueue 因为面向对象，所以支持KVO，可以检测 operation 是否正在执行（isExecuted）、是否结束（isFinished）、是否取消（isCanceld）
  • 实际项目中，很多时候只是用到异步操作，不会有特别复杂的线程关系管理，一所GCD 是苹果推荐的优选项
  • 如果考虑异步操作之间的事务性、顺序性、依赖关系，比如多线程并发下载，GCD需要写更多的代码，而NSOperationQueue 已经内建了这些支持
  • 不论是GCD 还是NSOperationQueue，我们接触的都是任务和队列，都没有直接接触到线程，事实上线程的管理也的确不需要我们操心，系统对于线程的创建，调度管理和释放都做得很好。而NSThread 需要我们自己去管理线程的生命周期，还要考虑线程的同步、加锁问题，造成一些性能上的开销。