多线程

多线程的实现方式

pthread：类 Unix 系统提供的操作系统级多线程处理方式，基本用不到

NSThread：iOS 系统对 pthread 的封装，提供面向对象的操作方式，需要自己创建和开启线程

GCD：自动管理线程的生命周期，根据系统的 CPU 及其负载进行任务调度。

NSOperation、NSOperationQueue：分别对应 GCD 的任务和队列。提供了 cancel 操作和设置依赖的功能。

同步、异步 串行、并行

异步执行 - dispatch_async 同步执行 - dispatch_sync

串行队列 - DISPATCH_QUEUE_SERIAL 并行队列 - DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT

异步任务会开启新的线程，同步任务会在当前线程。

异步串行多个任务会在一个开启的新线程中依次执行，异步执行并行任务会开启多个线程乱序执行。

只要是同步任务（不论是并行还是串行）都会按照添加顺序在当前线程依次执行；只要是异步任务（不管是并行还是串行）都不会阻塞当前线程。

当在主线程同步在主队列执行任务是会死锁。

多线程的弊端和解决方案

1. 占用内存，上下文需要更新寄存器等操作需要一定耗时
2. 产生线程竞争：多个线程共享资源可能会产生与预期不同的结果
3. 锁：为了解决线程竞争的问题需要加锁，但是加锁会有性能损失
4. 引起 crash：多线程操作集合对象时可能引起crash，可以通过多读单写来处理（dispatch_barrier）

实现线程同步的方法

1. 加锁。OSSpinLock、pthread_mutex、NSLock、
        NSCondition、NSConditionLock、
        @synchronize、NSRecursiveLock
2. 信号量。dispatch_semaphore_t
3. 使用串行队列。dispatch_queue_create(Serial)

多线程锁

1. pthread_mutux 设置 PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE 后就成了递归锁，NSLock 是对 pthread_mutux 普通锁的封装，NSRecusiveLock 是对 pthread_mutux 递归锁的封装。

2. 递归锁：允许同一线程对同一把锁进行重复加锁。

多种锁的原理

1. NSLock 是对 pthread_mutex 的封装，所以 NSLock 是一个互斥锁。

2. @synchronized() ：runtime 维护了一个单向链表，链表的节点是 SyncData，加锁和解锁时会根据传入的对象遍历链表找到 SyncData，之后获取到 SyncData 中的 recursive_mutex_t 这样就可以使用这个递归锁进行加锁和解锁了。

3. NSCondition 是对pthread_mutex 和 pthread_cond_t 的封装；而 NSConditionLock 是对 NSCondition 的封装

atomic 真的安全么？是怎么实现的？用的哪种锁？

原子性并不能保证线程安全. 只是相对运用了原子性keyword 的属性来说是线程安全的. 对于类来说则不一定.

atomic所说的线程安全只是保证了getter和setter存取方法的线程安全，并不能保证整个对象是线程安全的

比如对一个 MutableArray 设置了 atomic，只能确保多个线程在 set 和 get 这个属性的时候是线程安全的，但是如果有多个线程在同时操作这个数组（添加、删除元素），那就不是线程安全的了。

Runtime 中有一个全局数组保存了属性锁 —— 这个锁是 spinlock_t 的自旋锁，根据属性在实例中的位置获取到这把锁，加锁后才能操作设置或者获取值，之后再释放锁。

线程和队列的关系

• 线程是计算机的操作系统用来执行任务的单元
• 队列是用来存储并分发任务，队列是一种数据结构

信号量的使用

• 创建信号量 dispatch_semaphore_create(0) 参数是初始化的信号数量
• 减少信号量 dispatch_semaphore_wait(sem, 10) 超过了设定的时间会返回非0，并继续往下执行，如果减一后信号量是负数就会卡死在当前线程。
• 增加信号量 dispatch_semaphore_signal(sem)

多线程的实际应用场景（几个需求的实现方法）

• 监听多个异步操作的完成，之后统一执行某操作

  • dispatch_group_async + dispatch_group_notify

  • dispatch_barrier_async

• 读写分离（多读单写）

  • pthread_rwlock_t（读写锁）

  • dispatch_barrier_async

• 控制并发数量

  • dispatch_semphore(n)

  • NSOperationQueue.maxConcurrent

• 多个异步操作串行执行
  • dispatch_queue(Serial)
  • dispatch_semaphore(1)
  • NSOperation 设置依赖

使用多线程的注意点

• dispatch_barrier_async() 必须传入自己创建的并发队列，如果使用全局并发队列就相当于使用的是 dispatch_async()

• 子线程默认不会开启 runloop，也就是说线程内任务串行执行完成后该线程就停止了，需要依赖 runloop 才能进行的任务不会被执行，比如 事件、定时器、界面刷新等

• performSelector: 方法相当于直接进行方法调用；performSelector:afterDelay 使用了定时器需要依赖 runloop，哪怕 afterDeley: 0，不会开新线程只是加了定时器，selector 会在当前线程执行。

• NSThread 取消任务需要调用 - (void)cancel 方法

• 只有主线程默认带有自动释放池，子线程需要手动添加。

• 多线程调用nonatomic 修饰的 OC 对象的 setter 方法时会 crash，因为会出现给僵尸对象发消息。引用计数中会在 OC 对象的 setter 方法中先释放旧值，这就可能出现一个线程把旧值释放了，另外一个线程又释放 release 的情况。