前言
Pthread，NSThread，GCD和NSOperation是iOS中多線程的四種實現方案。
一.進程和線程
1.進程
進程是指在操作系統中正在運行的一個程序。每個進程之間是獨立的，每個進程均運行在其專用且受保護的內存空間內。
2.線程
一個進程要想執行任務，必須得有線程（每1個進程至少要有1條線程）
線程是進程的基本執行單元，一個進程（程序）的所有任務都在線程中執行
2.多線程的原理
同一時間，CPU只能處理1條線程，只有1條線程在工作（執行）
多線程并發（同時）執行，其實是CPU快速地在多條線程之間調度（切換）
多線程是為了同步完成多項任務，不是為了提高運行效率，而是為了提高資源使用效率來提高系統的效率。線程是在同一時間需要完成多項任務的時候實現的。
多線程（multithreading），是指從軟件或者硬件上實現多個線程并發執行的技術。具有多線程能力的計算機因有硬件支持而能夠在同一時間執行多于一個線程，進而提升整體處理性能。
原理：
同一時間，CPU只能處理1條線程，只有1條線程在工作（執行）
多線程并發（同時）執行，其實是CPU快速地在多條線程之間調度（切換）
如果CPU調度線程的時間足夠快，就造成了多線程并發執行的假象
注意：多線程并發，并不是cpu在同一時刻同時執行多個任務，只是CPU調度足夠快，造成的假象。
優點：
能適當提高程序的執行效率
能適當提高資源利用率（CPU、內存利用率）
缺點：
1.開啟線程需要占用一定的內存空間（默認情況下，主線程占用1M，子線程占用512KB），如果開啟大量的線程，會占用大量的內存空間，降低程序的性能
2.線程越多，CPU在調度線程上的開銷就越大
如果CPU調度線程的時間足夠快，就造成了多線程并發執行的假象
思考：如果線程非常非常多，會發生什么情況？
CPU會在N多線程之間調度，CPU會累死，消耗大量的CPU資源
每條線程被調度執行的頻次會降低（線程的執行效率降低）
3.多線程的優缺點
多線程的優點
能適當提高程序的執行效率
能適當提高資源利用率（CPU、內存利用率）
多線程的缺點
開啟線程需要占用一定的內存空間（默認情況下，主線程占用1M，子線程占用512KB），如果開啟大量的線程，會占用大量的內存空間，降低程序的性能
線程越多，CPU在調度線程上的開銷就越大
程序設計更加復雜：比如線程之間的通信、多線程的數據共享
4.多線程在iOS開發中的應用
主線程:一個iOS程序運行后，默認會開啟1條線程，稱為“主線程”或“UI線程”
主線程的主要作用
顯示\刷新UI界面
處理UI事件（比如點擊事件、滾動事件、拖拽事件等）
主線程的使用注意:別將比較耗時的操作放到主線程中。
耗時操作會卡住主線程，嚴重影響UI的流暢度，給用戶一種“卡”的壞體驗
NSThread創建線程
NSOperation和NSOperationQueue的基本使用
創建任務
創建隊列
將任務加入到隊列中
控制串行執行和并行執行的關鍵
操作依賴
其它方法
一、創建和啟動線程
一個NSThread對象就代表一條線程
創建、啟動線程
(1) NSThread *thread = [NSThread detachNewThreadSelector:self selector:@selector(run) object:nil];
//?線程一啟動，就會在線程thread中執行self的run方法
主線程相關用法
+ (NSThread?*)mainThread;
- (BOOL)isMainThread;
其它用法
獲得當前線程
NSThread?*current = [NSThread?currentThread];
線程的調度優先級：調度優先級的取值范圍是0.0 ~ 1.0，默認0.5，值越大，優先級越高
+ (double)threadPriority;
+ (BOOL)setThreadPriority:(double)p;
設置線程的名字
- (void)setName:(NSString?*)n;
- (NSString?*)name;
其它創建線程的方式
(2)創建線程后自動啟動線程[NSThread?detachNewThreadSelector:@selector(run)?toTarget:self?withObject:nil];
(3)隱式創建并啟動線程[self?performSelectorInBackground:@selector(run)?withObject:nil];
上述兩種創建線程方式的優缺點
優點：簡單快捷
缺點：無法對線程進行更詳細的設置
?NSOperation簡介
NSOperation是蘋果提供給我們的一套多線程解決方案。實際上NSOperation是基于GCD更高一層的封裝，比GCD更簡單易用、代碼可讀性更高。
NSOperation需要配合NSOperationQueue來實現多線程。因為默認情況下，NSOperation單獨使用時系統同步執行操作，并沒有開辟新線程的能力，只有配合NSOperationQueue才能實現異步執行。
因為NSOperation是基于GCD的，那么使用起來也和GCD差不多，其中，NSOperation相當于GCD中的任務，而NSOperationQueue則相當于GCD中的隊列。NSOperation實現多線程的使用步驟分為以下三步：
創建任務：先將需要執行的操作封裝到一個NSOperation對象中。
創建隊列：創建NSOperationQueue對象。
將任務加入到隊列中：然后將NSOperation對象添加到NSOperationQueue中。
然后呢，系統就會自動將NSOperationQueue中的NSOperation取出來，在新線程中執行操作。
下面我們來學習下NSOperation和NSOperationQueue的基本使用。
2.NSOperation和NSOperationQueue的基本使用
1. 創建任務
NSOperation是個抽象類，并不能封裝任務。我們只有使用它的子類來封裝任務。我們有三種方式來封裝任務。
使用子類NSInvocationOperation
使用子類NSBlockOperation
定義繼承自NSOperation的子類，通過實現內部相應的方法來封裝任務。
在不使用NSOperationQueue，單獨使用NSOperation的情況下系統同步執行操作，下面我們學習以下任務的三種創建方式。
線程安全：
一、多線程的安全隱患
資源共享
1塊資源可能會被多個線程共享，也就是多個線程可能會訪問同一塊資源
比如多個線程訪問同一個對象、同一個變量、同一個文件
當多個線程訪問同一塊資源時，很容易引發數據錯亂和數據安全問題
三、問題解決
互斥鎖使用格式
@synchronized(鎖對象)?{ 需要鎖定的代碼}
注意：鎖定一份代碼只用一把鎖，用多把鎖是無效的
互斥鎖的優缺點
優點：能有效防止因多線程搶奪資源造成的數據安全問題
缺點：需要消耗大量的CPU資源
互斥鎖的使用前提：多條線程搶奪同一塊資源
相關專業術語：線程同步,多條線程按順序地執行任務
互斥鎖，就是使用了線程同步技術
四：原子和非原子屬性
OC在定義屬性時有nonatomic和atomic兩種選擇
atomic：原子屬性，為setter方法加鎖（默認就是atomic）
nonatomic：非原子屬性，不會為setter方法加鎖
atomic加鎖原理
原子和非原子屬性的選擇
nonatomic和atomic對比
atomic：線程安全，需要消耗大量的資源
nonatomic：非線程安全，適合內存小的移動設備
iOS開發的建議
所有屬性都聲明為nonatomic
盡量避免多線程搶奪同一塊資源
盡量將加鎖、資源搶奪的業務邏輯交給服務器端處理，減小移動客戶端的壓力
線程間的通信
一、簡單說明
線程間通信：在1個進程中，線程往往不是孤立存在的，多個線程之間需要經常進行通信
線程間通信的體現
一個線程傳遞數據給其它線程
在1個線程中執行完特定任務后，轉到另1個線程繼續執行任務
線程間通信常用方法
-?(void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector?withObject:(id)arg?waitUntilDone:(BOOL)wait;
-?(void)performSelector:(SEL)aSelector?onThread:(NSThread?*)thr?withObject:(id)arg?waitUntilDone:(BOOL)wait;
NSOperation的使用
一、NSOperation簡介
1.簡單說明
NSOperation的作?：配合使用NSOperation和NSOperationQueue也能實現多線程編程
NSOperation和NSOperationQueue實現多線程的具體步驟：
（1）先將需要執行的操作封裝到一個NSOperation對象中
（2）然后將NSOperation對象添加到NSOperationQueue中
（3）系統會?動將NSOperationQueue中的NSOperation取出來
（4）將取出的NSOperation封裝的操作放到?條新線程中執?
2.NSOperation的子類
NSOperation是個抽象類,并不具備封裝操作的能力,需要使?它的子類NSBlockOperation和NSInvocationOperation
使用NSOperation?類的方式有3種：
（1）NSInvocationOperation
（2）NSBlockOperation
（3）自定義子類繼承NSOperation,實現內部相應的?法
二、 具體說明
1.NSInvocationOperation子類
創建對象和執行操作：
注意：操作對象默認在主線程中執行，只有添加到隊列中才會開啟新的線程。即默認情況下，如果操作沒有放到隊列中queue中，都是同步執行。只有將NSOperation放到一個NSOperationQueue中,才會異步執行操作
2.NSBlockOperation子類
創建對象和添加操作：
注意:只要NSBlockOperation封裝的操作數 > 1,就會異步執行操作
3.NSOperationQueue
NSOperationQueue的作?：NSOperation可以調?start?法來執?任務,但默認是同步執行的
如果將NSOperation添加到NSOperationQueue(操作隊列)中,系統會自動異步執行NSOperation中的操作
添加操作到NSOperationQueue中，自動執行操作，自動開啟線程
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
注意：系統自動將NSOperationqueue中的NSOperation對象取出，將其封裝的操作放到一條新的線程中執行。
提示：隊列的取出是有順序的，與打印結果并不矛盾。
NSOperation的基本操作
一、并發數
（1）并發數:同時執?行的任務數.比如,同時開一個線程執行三個任務,線程的并發數量是三
（2）最大并發數：同一時間最多只能執行的任務的個數。
（3）最?大并發數的相關?方法
- (NSInteger)maxConcurrentOperationCount;
- (void)setMaxConcurrentOperationCount:(NSInteger)cnt;
?Note：如果沒有設置最大并發數，那么并發的個數是由系統內存和CPU決定的，可能內存多久開多一點，內存少就開少一點。
Note：num的值并不代表線程的個數，僅僅代表線程的ID。
提示：最大并發數不要亂寫（5以內），不要開太多，一般以2~3為宜，因為雖然任務是在子線程進行處理的，但是cpu處理這些過多的子線程可能會影響UI，讓UI卡頓。
二、隊列的取消，暫停和恢復
（1）取消隊列的所有操作
- (void)cancelAllOperations;
提?:也可以調用NSOperation的- (void)cancel?法取消單個操作
（2）暫停和恢復隊列
- (void)setSuspended:(BOOL)b; // YES代表暫停隊列,NO代表恢復隊列
- (BOOL)isSuspended; //當前狀態
（3）暫停和恢復的適用場合：在tableview界面，開線程下載遠程的網絡界面，對UI會有影響，使用戶體驗變差。那么這種情況，就可以設置在用戶操作UI（如滾動屏幕）的時候，暫停隊列（不是取消隊列），停止滾動的時候，恢復隊列。
三、操作優先級
（1）設置NSOperation在queue中的優先級,可以改變操作的執?優先級
- (NSOperationQueuePriority)queuePriority;
- (void)setQueuePriority:(NSOperationQueuePriority)p;
（2）優先級的取值
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
說明：優先級高的任務，調用的幾率會更大。
四、操作依賴
（1）NSOperation之間可以設置依賴來保證執行順序，?如一定要讓操作A執行完后,才能執行操作B,可以像下面這么寫
[operationB addDependency:operationA]; // 操作B依賴于操作
（2）可以在不同queue的NSOperation之間創建依賴關系
注意：不能循環依賴（不能A依賴于B，B又依賴于A）。
A做完再做B，B做完才做C。
注意：一定要在添加之前，進行設置。
提示：任務添加的順序并不能夠決定執行順序，執行的順序取決于依賴。使用Operation的目的就是為了讓開發人員不再關心線程。
5.操作的監聽
可以監聽一個操作的執行完畢
- (void (^)(void))completionBlock;
- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;
代碼示例
第一種方式：可以直接跟在任務后面編寫需要完成的操作，如這里在下載圖片后，然后下載第二張圖片。但是這種寫法有的時候把兩個不相關的操作寫到了一個代碼塊中，代碼的可閱讀性不強。
2. 創建隊列
和GCD中的并發隊列、串行隊列略有不同的是：NSOperationQueue一共有兩種隊列：主隊列、其他隊列。其中其他隊列同時包含了串行、并發功能。下邊是主隊列、其他隊列的基本創建方法和特點。
主隊列
只要是添加到主隊列中的任務（NSOperation），都會放到主線程中執行
其它隊列
添加到這種隊列中的任務（NSOperation），就會自動放到子線程中執行
同時包含了：串行、并發功能NSOperationQueue *queue =[[NSOperationQueue alloc] init];
將任務加入到隊列中
前邊說了，NSOperation需要配合NSOperationQueue來實現多線程。
那么我們需要將創建好的任務加入到隊列中去?？偣灿袃煞N方法
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;
需要先創建任務，再將創建好的任務加入到創建好的隊列中
可以看出：NSInvocationOperation和NSOperationQueue結合后能夠開啟新線程，進行并發執行NSBlockOperation和NSOperationQueue也能夠開啟新線程，進行并發執行。
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;
無需先創建任務，在block中添加任務，直接將任務block加入到隊列中。
可以看出addOperationWithBlock:和NSOperationQueue能夠開啟新線程，進行并發執行。
3. 控制串行執行和并行執行的關鍵
之前我們說過，NSOperationQueue創建的其他隊列同時具有串行、并發功能，上邊我們演示了并發功能，則他的串行功能是如何實現的？
這里有個關鍵參數maxConcurrentOperationCount，叫做最大并發數。
最大并發數：maxConcurrentOperationCount
maxConcurrentOperationCount默認情況下為-1，表示不進行限制，默認為并發執行。
當maxConcurrentOperationCount為1時，進行串行執行。
當maxConcurrentOperationCount大于1時，進行并發執行，當然這個值不應超過系統限制，即使自己設置一個很大的值，系統也會自動調整。
可以看出：當最大并發數為1時，任務是按順序串行執行的。當最大并發數為2時，任務是并發執行的。而且開啟線程數量是由系統決定的，不需要程序員管理。
4. 操作依賴
NSOperation和NSOperationQueue最吸引人的地方是它能添加操作之間的依賴關系。例如有blockOperation和blockOperationed兩個操作，其中blockOperation執行完操作，blockOperationed才能執行操作，那么就需要讓blockOperationed依賴于blockOperation。具體如下：
5. 其它方法
- (void)cancel;NSOperation提供的方法，可取消單個操作
- (void)cancelAllOperations;NSOperationQueue提供的方法，可以取消隊列的所有操作
- (void)setSuspended:(BOOL)b;可設置任務的暫停和恢復，YES代表暫停隊列，NO代表恢復隊列
- (BOOL)isSuspended;判斷暫停狀態
Note：
這里的暫停和取消并不代表可以將當前的操作立即取消，而是當當前的操作執行完畢之后不再執行新的操作。
暫停和取消的區別就在于：暫停操作之后還可以恢復操作，繼續向下執行；而取消操作之后，所有的操作就清空了，無法再接著執行剩下的操作。
iOS GCD實現最大并發數
作iOS開發時，使用GCD控制同一條線程中的最大并發數，不可能是一直往同一條線程中添加任務。這個時候就用到的GCD中的信號量控制機制－－dispatch_semaphore_create。
創建信號量的方式:
(1)dispatch_semaphore_creat SignalCount = dispatch_semaphore_creat(10).
這個地方后面的這個10，是一個整數，可以是1，2，3，。。。表示在信號等待的時候，下一次收到的的信號量，說白了，就是這個數字控制的最大并發數。
(2)dispatch_semaphore_signal( ),這是一句表示信號通知。表示在信號等待的時候，收到的下一個信號量。一般是一個“信號量對象”。
(3)dispatch_semaphore_wait(參數一，參數二 )，這一句表示信號等待。
一般參數一會放一個信號對象，就是我們建立的那個，如果這個對列的信號量小于0的時候，就會一直等待下去。
參數二的值一般是 DISPATCH_TIME_FOREVER 和 DISPATCH_TIME_NOW
