iOS 进程、线程、多线程、多进程... 的认识

叁歲伎倆 2023-01-16 14:25 238阅读 0赞

# 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。原文链接： [简书地址][Link 1] 。

## 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。
2.  **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。

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