一.什么是多线程
多年来，最大的计算机性能主要受到计算机核心单个微处理器速度的限制。然而，随着各个处理器的速度开始达到其实际限制，芯片制造商转而采用多核设计，使计算机有机会同时执行多项任务。在这种情况下为了能最大程度使用处理器减少用户等待时间，多线程编程是非常有效的方法。
cpu多线程工作时，不管是单核或者多核，1个cpu（单核）一次能够执行的命令始终为1（路径）。下面是cpu处理多线程任务的情况：
- 单核cpu在多个线程（路径）上快速切换时，cpu的寄存器等信息会保存每个线程（路径）的内存块中，每次切换成功会从专用内存中获取寄存器等信息，然后根据信息继续执行命令，这被称为“上下文切换”。这种快速切换看上去就像cpu能同时执行多个线程。
- 多核cpu在执行命令的时，就不是“看上去像”了，多核cpu是真的能同时执行多个线程。
二.多线程的实现
iOS中多线程的实现方案：
-
POSIX线程(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语言，线程生命周期由程序员管理。 -
NSThread
oc语言，面向对象，简单易用，可直接操作线程对象 ，线程生命周期由程序员管理。 -
GCD（
Grand Central Dispatch）
（常用）替代NSTread等线程技术，充分利用设备的多核，线程生命周期自动管理，c语言。 -
NSOperation
（常用）底层是GCD，比GCD多了一些更简单实用的功能，使用更加面向对象，线程生命周期自动管理。
三.名词解释
本文主要讲解GCD，NSOperation的一些概念以及使用方式。
- 进程（
process）
- 定义：进程就是启动一个应用程序（
application）,一个进程一个或多个线程，但至少包含一个main线程。 - 进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内。
- 一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行。
- 线程
- 定义： 一个cpu执行的cpu命令列为一条无分叉路经。
- 线程自己不拥有系统资源，只拥有在运行中必不可少的资源，但它可与同属一个进程的其它线程共享进程所拥有的全部资源。
同步/异步
是指任务执行的时机，即添加后的任务是立马执行还是稍后执行。串行/并行
是指任务执行的顺序，即一个个执行还是多个执行。
此时会出现四种组合：
-
同步+串行（同步的将任务添加到串行队列中）
在当前线程中执行 -
同步+并行（同步的将任务添加到并行队列中）
在当前线程中执行 -
异步+串行（异步的将任务添加到串行队列中）
在其他一个线程中执行，这个线程可以是自己创建的也可以是获取的系统的global线程。（其他的意思指不在当前的线程） -
异步+并行（异步的将任务添加到并行队列中）
在其他多个线程中执行
总结：这里注意的是同步+并行，虽然任务是在并行队列中，但是执行的线程还是当前线程，并不是该创建的线程，并行队列只是具备能同时执行多个任务的能力。
四.GCD实践
1.Dispatch Queue ：
开发者要做的只是定义想要执行的任务并追加到适当的Dispatch Queue中。
| Dispatch Queue的种类 | 说明 |
|---|---|
Serial Dispatch Queue |
等待现在执行中处理的结果 |
Concurrent Dispatch Queue |
不等待现在执行中处理的结果 |
//异步添加任务
dispatch_async (queue , ^{
/*
/*想执行的任务（这里的代码都叫做任务）
*/
});
//同步添加任务
dispatch_sync (queue , ^{
/*
/*想执行的任务（这里的代码都叫做任务）
*/
});
讲这里就不该不提一个同步死锁的问题：
/*在主线程中执行到 dispatch_sync 方法后，
主线程会主动停下来等待 dispatch_sync 返回结果 （block中的任务执行完），而 dispatch_sync 方法要想执行block中的任务必须得让主线程运行起来才行，可惜的是 dispatch_sync 只有在任务完成后才会唤醒等待的主线程，所以就形成了尴尬的局面：主线程等待 dispatch_sync 返回的信令，而 dispatch_sync 却等着主线程来执行。这里只要
*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync (queue , ^{
/*
/*想执行的任务（这里的代码都叫做任务）
*/
});
2.dispatch_queue_create:
可生成任意多个 Dispatch Queue,每个Dispatch Queue对应一个线程，如果生成2000个Serial Dispatch Queue那么就生成2000个线程。而Concurrent Dispatch Queue不会生成任意多个线程，线程数受内核有效的管理。
//生成Serial Dispatch Queue
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxx", NULL);
//生成Concurrent Dispatch Queue
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xxx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
3.Dispatch Group:
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, queue, ^{
//要执行的任务1
});
dispatch_group_async(group, queue, ^{
//要执行的任务2
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
//等1，2都执行完，才执行的任务3
});
//dispatch_group_notify 也可以换成dispatch_group_wait 但是不推荐
//dispatch_group_wait会使当前线程暂停等待
long result = dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
if (result == 0) {
//group任务全部执行完了
}else{
//group任务还没有完全执行完
}
4.Dispatch Group:
五. NSOperation实践
===
六.线程创建成本
| 项目 | 成本 | 详情 |
|---|---|---|
| 内核数据结构 | 大约1 KB | 此内存用于存储线程数据结构和属性，其中大部分被分配为有线内存，因此无法分页到磁盘。 |
| 堆栈空间 | 512 KB（辅助线程）1 MB（iOS主线程） | 辅助线程允许的最小堆栈大小为16 KB，堆栈大小必须是4 KB的倍数。在创建线程时，您的进程空间中会留出此内存的空间，但在需要之前不会创建与该内存关联的实际页面。 |
| 创建时间 | 大约90微秒 | 此值反映了创建线程的初始调用与线程的入口点例程开始执行的时间之间的时间 。这些数据是通过分析在基于Intel的iMac上使用2 GHz Core Duo处理器和运行OS X v10.5的1 GB RAM创建线程时生成的平均值和中值来确定的。 |
多线程的优缺点：
优点: 能适当的提高程序的执行效率以及资源利用率（CPU、内存利用率）
缺点: 创建线程是有开销的，iOS下主要成本包括：内核数据结构（大约1kb）、栈空间（子线程512kb，主线程1MB）、创建线程大约需要90毫秒的创建时间,如果开启大量的线程，会降低程序的性能（一般最多3到5个）;线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大; 程序设计更加复杂(比如线程之间的通信、多线程的数据共享)
二.优势
- 多线程可以提高应用程序的感知响应能力。
- 多线程可以提高应用程序在多核系统上的实时性能。
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