登录 立即注册
金钱:

Code4App-iOS开发-iOS 开源代码库-iOS代码实例搜索-iOS特效示例-iOS代码例子下载-Code4App.com

iOS源码解析:多线程 [复制链接]

2019-2-20 10:05
BeatBeat 阅读:451 评论:0 赞:0
Tag:  

iOS开发中经常要使用到多线程,在面试的时候也是经常问到,比较常见的面试题有下面这些:

  • iOS的多线程方案有哪几种?你更倾向于哪一种?

  • GCD的队列类型。

  • 说一下OperationQueue和GCD的区别,以及各自的优势。

  • 线程安全的处理手段有哪些?

  • OC你了解的锁有哪些?在此基础上进行二次提问“
    1.自旋和互斥对比
    2.使用以上锁需要注意哪些?
    3.用C/OC/C++,任选其一,实现自旋或互斥。
    下面就带着这些问题,来总结一下多线程的相关问题。

iOS中的常见多线程方案
技术方案简介语言线程声明周期使用频率
pthread一套通用的多线程API,适用于Unix\Linux\windows等系统,跨平台,可移植,使用难度大C程序员管理几乎不用
NSThread使用更加面向对象,简单易用,可直接操作线程对象OC程序员管理偶尔使用
GCD旨在替代NSThread等线程技术,充分利用设备的多核C自动管理经常使用
NSOperation基于GCD,比GCD多了一些更简单实用的功能,使用更加面向对象OC自动管理经常使用

GCD基础回顾

GCD中有两个用来执行任务的函数:

  • 用同步的方式执行任务
    即在当前线程中去做事情

dispatch_sync(dispatch_queue_t  _Nonnull queue, ^{})
  • 用异步的方式执行任务
    即另外开线程去做事情

dispatch_async(dispatch_queue_t  _Nonnull queue, ^{})
  • 并发队列:
    可以让多个任务同时执行(自动开启多个线程同时执行任务)
    并发功能只有在异步函数下才有效

  • 串行队列:
    让任务一个接着一个的执行(只会开启一条线程,一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)

同步,异步,串行,并行
  • 同步和异步的主要影响:能不能开启新的线程
    同步:在当前线程中执行任务,不具备开启新线程的能力
    异步:在新的线程中执行任务。具备开启新线程的能力

  • 并发和和串行的主要影响:任务的执行方法
    并发:多个任务同时执行(会开启多条线程)
    串行:一个任务执行完毕后,再执行下一个任务(只会开启一个线程)

下面是各种队列的执行效果:
并发队列手动创建的串行队列主队列
同步(sync)没有开启新线程,串行执行任务没有开启新线程,串行执行任务没有开启新线程,串行执行任务
异步(async)有开启新线程,并发执行任务有开启新线程,串行执行任务没有开启新线程,串行执行任务
GCD中死锁的问题

面试题一:以下代码在主线程中执行,是否会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //问题:以下代码在主线程中执行,会不会产生死锁?
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"执行任务2");
    });

    NSLog(@"执行任务3");
}

我们运行代码,发现产生了崩溃,说明产生了死锁。下面来分析一下为什么会产生死锁:
我们知道,dispatch_sync()是同步执行,不会开辟新线程,并且要dispatch_sync()的block执行完了才会继续往下执行,所以任务2是加入到了主队列中。主队列是串行队列,,所以会串行执行加入其中的任务,等一个任务执行完了再执行另外一个,在任务2加入主队列之前,viewDidLoad这个大任务已经加入了主队列,所以任务2要等ViewDIdLoad执行完,才会执行任务2,也就是等到任务3执行完,才会执行任务2,但是由于任务3在任务2后面,所以要等到任务2执行完了,才执行任务3。这样就造成了任务2等任务3,任务3等任务2,造成死锁。
面试题二:以下代码是否会发生死锁:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //问题:以下代码在主线程中执行,会不会产生死锁?
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"执行任务2");
    });

    //

    NSLog(@"执行任务3");
}

运行程序,发现程序并没有崩溃,并且产生打印:

2018-09-25 21:02:04.155692+0800 TEST[2610:87716] 执行任务3
2018-09-25 21:02:04.168868+0800 TEST[2610:87716] 执行任务2

为什么把同步改成异步,就不死锁了呢?我们分析一下,由于队列是主队列,一定是把任务2加到主队列中,并且在此之前viewDidLoad的任务已经加入到了主队列中,所以要viewDidLoad执行完了才能执行任务2,由于dispatch_async()是异步执行,所以不用等到任务2执行完了再执行任务3,可以直接执行任务3,任务3执行完了,viewDidLoad也就执行完了,也就可以执行任务2了,所以打印的结果一定是先执行任务3再执行任务2。
面试题3:以下代码是否会发生死锁:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];

    //问题:以下代码在主线程中执行,会不会产生死锁?
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_async(queue, ^{//1
        NSLog(@"执行任务2");

        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"执行任务3");
        });

        NSLog(@"执行任务4");
    });

        NSLog(@"执行任务3");
}

运行代码,发现在dispatch_sync这里产生了崩溃,打印结果如下:

2018-09-25 21:15:47.637042+0800 TEST[2816:95982] 执行任务3
2018-09-25 21:15:47.637048+0800 TEST[2816:96030] 执行任务2

下面分析一下为什么会产生死锁:
dispatch_async是异步执行,所以先打印了执行任务3,然后把1这个block加入了串行队列中,这时串行队列中有1这个block,然后又向串行队列中加入了任务3,任务3需要同步执行,所以任务3执行完了才会执行任务4,由于串行队列中1这个block排在任务3前面,所以要1这个block完成才会执行任务3,也就是要任务4执行完了才会执行任务3,而任务4又要等到任务3执行完成,这样互相等待,造成死锁。

总结

造成死锁的条件1是同步,2是往当前的串行队列中添加事件。

直接获取全局队列和手动创建队列的关系

看下面一段代码:


dispatch_queue_t queue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_queue_t queue3 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
    dispatch_queue_t queue4 = dispatch_queue_create("muqueue1", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_queue_t queue5 = dispatch_queue_create("muqueue1", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    NSLog(@"%p, %p, %p, %p, %p", queue1, queue2, queue3, queue4, queue5);

打印结果:

0x1062e25000x1062e25000x1062e26800x600000146bf0, 0x600000146ca0

queue1,queue2,queue3是直接获取的全局队列,从打印结果可以看出,如果优先级相同,则获取的是同一个队列,如果优先级不同,则获取的是不同的队列。queue4,queue5是手动创建的队列,即便它们的identifier相同,但是仍然创建了不同的队列。

面试题

面试题一:问下列代码的打印结果:


 dispatch_queue_t queue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    dispatch_async(queue1, ^{
        NSLog(@"1");
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:.0];
        NSLog(@"3");
    });

- (void)test{

    NSLog(@"2");
}

我们先看一下打印结果:

1
3

很奇怪,2压根就没有打印,也就是压根就没有执行test方法,这是为什么呢?
我们把

[self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:.0];

改成

[self performSelector:@selector(test) withObject:nil];

看看打印结果:

1
2
3

说明这样是能成功执行test函数的,我们在runtime中找一下- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object;的源码:

- (id)performSelector:(SEL)sel withObject:(id)obj {
    if (!sel) [self doesNotRecognizeSelector:sel];
    return ((id(*)(id, SEL, id))objc_msgSend)(self, sel, obj);
}

可以看到,就是简单的调用objc_msgSend()。但是在runtime的源码中却没有找到- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay;的实现。

我们再修改一下代码,让其直接在主线程中执行:

 NSLog(@"1");
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:.0];
        NSLog(@"3");

打印结果:

1
2
3

那么就有理由猜测NSLog(@"1"); [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:.0]; NSLog(@"3");的执行和线程有关。
[self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:.0];这句代码的本质是往runloop中去添加一个NSTimer,由于主线程中有runloop,所以可以正常执行,但是在子线程中默认是没有启动runloop的,所以NSTimer也就没有办法成功执行。

我们可以启动子线程中的runloop试一下:

dispatch_queue_t queue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    dispatch_async(queue1, ^{
        NSLog(@"1");
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:.0];
        NSLog(@"3");

        [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc] init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
        [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
    });

打印结果:

1
3
2
GNUstep

Foundation框架是不开源的,所以我们想看其中的源码是看不到的。GNUstep是GNU计划的项目之一,它将Cocoa的OC库重新开源实现了一遍,虽然它不是苹果官方的完整实现,但是和官方的实现十分接近,区别不大,在学习的时候我们可以用来作为参考。
源码地址:http://www.gnustep.org/resources/downloads.php

我们下载了GNUstep的代码后,打开找到Foundation文件夹,在这个文件夹下找到NSRunLoop.m这个文件,在这个文件中找到- (void) performSelector: (SEL)aSelector withObject: (id)argument afterDelay: (NSTimeInterval)seconds这个方法的实现:

- (void) performSelector: (SEL)aSelector
          withObject: (id)argument
          afterDelay: (NSTimeInterval)seconds
{
  NSRunLoop     *loop = [NSRunLoop currentRunLoop];
  GSTimedPerformer  *item;

  item = [[GSTimedPerformer alloc] initWithSelector: aSelector
                         target: self
                       argument: argument
                          delay: seconds];
  [[loop _timedPerformers] addObject: item];
  RELEASE(item);
  [loop addTimer: item->timer forMode: NSDefaultRunLoopMode];
}

GCD队列组

思考:如何用gcd实现以下功能:
异步并发执行任务1,任务2
等任务1,任务2都执行完毕后,再回到主线程执行任务3
我们可以用dispatch_group_t和dispatch_group_notify来完成这个功能:

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"任务1-%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"任务2-%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"任务3-%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

如果需要在任务1和任务2完成之后再完成任务3,任务4,可以这样:

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"任务1-%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"任务2-%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"任务3-%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"任务4-%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

分享到:
我来说两句
facelist
您需要登录后才可以评论 登录 | 立即注册
所有评论(0)
关闭

每日头条

通过邮件订阅最新 Code4App 信息
上一条 /4 下一条
联系我们
关闭
合作电话:
13802416937
Email:
435399051@qq.com
商务市场合作/投稿
问题反馈及帮助
联系我们

广告投放| 广东互联网违法和不良信息举报中心|中国互联网举报中心|Github|申请友链|手机版|Code4App ( 粤ICP备15117877号-1 )

返回顶部