iOS中的多线程网络

不论是什么开发，多线程网络始终是学习的重点。

多线程网络

NSthread

1. 创建和启动线程

//创建一个新线程对象，实例方法，返回一个NSThread对象必须调用start方法启动线程 （实例方法）
-(id)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)selector object:(id)arg:
//创建并启动新线程，不会返回NSThread对象。会直接创建并启动线程(类方法)
+(void)detachNewThreadSelector:(SEL)selector toTarget:(id)target withObject:(id)arg:

target对象的selector方法的方法体代表了线程需要完成的任务，相当于把target对象的selector方法转换为线程执行体.

//创建多线程对象
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];
//启动多线程
[thread start];

//创建并启动多线程
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];

2. 线程的状态
   线程的状态会在运行、就绪状态之间切换。
   启用线程使用了start方法后，该线程进入就绪状态，系统会为其创建方法调用栈和程序计数器。当系统调度线程后，线程才会进入运行状态。
   注意：若想要子线程的start方法后子线程立即开始执行，可以调用[NSThread sleepForTimeInterval:0.01];
   从而让子线程立即获得执行。

3. 终止子线程
   1>线程执行体方法执行完成，线程正常结束。
   2>线程执行过程中出现了错误
   3>直接调用NSThread类的exit方法来中止当前正在执行的线程。

   if ([NSThread currentThread].isCancelled) {
           //中止当前正在执行的线程
           [NSThread exit];
       }

4. 线程睡眠
   NSThread的两种类方法：
   //让当前正在执行的线程暂停到aDate代表的时间，并进入阻塞状态
   + (void)sleepUntilDate:(NSDate *)aDate:
   //让当前正在执行的线程暂停ti秒，并进入阻塞状态
   + (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti:

例子：
使用线程下载网络图片：

//创建多线程对象
NSThread *thread = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(downloadImageFromURL:) object:nil];
//启动多线程
[thread start];
downloadImageFromURL:方法作为线程执行体，当线程启动调用该方法。
//在主线程中执行updateUI：方法 来更新iv控件显示的图片
[self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI:) withObject:image waitUntilDone:YES];
}

iOS规定只能在UI线程中修改UI控件的属性

5. 改变优先级
   NSThread中的实例方法和类方法：
   +threadPriority
   -threadPriority
   +setThreadPriority：(double)priority:
   -setThreadPriority：(double)priority:

线程同步与线程通信

1. 在多线程中引入同步解决线程安全问题
   使用方法： @synchronized (obj) {

   //同步代码块
   

   }
   obj是同步监视器
   任何时刻只能有一个线程可以获得对同步监视器的锁定，当同步代码块执行完毕的后，该线程会释放对同步监视器的锁定。
   可变类的线程安全是以降低程序的运行效率作为代价的，为了减少线程安全所带来的负面影响，程序可以采用：

   • 不要对线程安全类的所有方法都进行同步，只对那些会改变竞争资源的方法进行同步。
   • 如果可变类有两种运行环境：单线程和多线程环境，则应该为该可变类提供两种版本-单线程环境中使用线程不安全版本以保证性能，多线程环境中使用线程安全版本。

2. 释放对同步监视器的锁定
   任何线程在进入同步代码块之前，必须先获得对同步监视器的锁定，那么何时会释放对同步监视器的锁定呢？

   • 当前线程的同步代码块执行结束
   • 当前代码块在同步代码块中遇到了goto.return终止了该代码块、该方法继续执行时，当前线程会释放同步监视器。
   • 当线程在同步代码块中出现了错误，导致该代码块异常结束时，将会释放同步监视器。

3. 同步锁（NSLock）
   Foundation提供NSLock，通过显式定义同步锁对象来实现同步。
   NSlock是控制多个线程对共享资源进行访问的工具，通常锁提供了对共享资源的独占访问。在实现线程安全的控制中，使用NSlock对象可以显示地加锁，释放锁。

4. 使用NSCondition控制线程通信
   NSCondition实现了NSLocking协议，因此也可以调用lock，unlock来实现线程同步。也可以让那些已经锁定NSCondition对象却无法继续执行的线程释放NSCondition对象，NSCondition对象也可以唤醒其他处于等待状态的线程。
   方法：-wait，知道其他线程调用NSCondition的signal方法或broadcast方法来唤醒该线程。
   -（BOOL）waitUntilDate：(NSDate *)limiteout,

参考：http://blog.csdn.net/totogo2010/article/details/8010231

GCD

1. Grand Central Dispatch “牛逼的中枢调度器”

• 是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
• GCD会自动利用更多CPU内核
• 会自动管理线程的生命周期（创建线程，调度任务，销毁线程）
• 程序员只需要告诉GCD该做什么，而不需要写代码

2. 使用2个步骤：

   • 定制任务（执行什么操作）
   • 将任务添加到队列中（GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行）（先进先出，后进后出）

3. 创建队列
   队列：把任务放到队列里面，队列先进先出的原则，
   串行队列：顺序，一个一个执行(必须一个任务执行完了，才能从队列里面取出下一个任务)main queue用来更新UI
   并发队列：同时执行很多个任务（可以同时取出很多个任务，只要有线程去执行）global queue
   1>获取全局并发队列:
   dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
   2>获取系统主线程关联的串行队列
   dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
   3>创建串行队列
   dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("mmmm.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
   4>创建并发队列
   dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("mmmm.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

4. 同步：dispatch_sync(dispatch_queue_t, dispatch_block_t block);
   异步：dispatch_async(dispatch_queue_t, dispatch_block_t block);
   同步和异步的区别：
   同步：在当前线程中执行,不具备开启新线程的能力
   异步：在另一条新线程中执行，具备开启新线程的能力

5. 使用GCD下载图片

   dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
           NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
           //耗时操作
           //1.url,确定一个网络上的资源文件路径
           NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://p18.qhimg.com/t0144d6a0802f22be4f.jpg"];
           //2.通过URL下载对应的网络资源，网络资源传输的都是二进制
           NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:url];
           //3.把二进制转成图片
           UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
           //4.更新UI，在主线程->直接把主线程添加到主队列，就会在主队列执行
           dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
               self.iconView.image = image;
           });
       });

6. 多次执行的任务
   控制的代码块执行了5次。
   ` dispatch_apply(5, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^(size_t time){

   NSLog(@"==执行【%lu次】==%@",time,[NSThread currentThread]);
   

   }`

7. 只执行一次的任务
   `static dispatch_once_t oneceToken;
   dispatch_once(&oneceToken,^{

   NSLog(@"==执行代码块==");
   //线程暂停3秒
   [NSThread sleepForTimeInterval:3];
   

   });`
   dispatch_once_t控制函数只执行一次

后台运行

进入后台，系统会自动回调系统程序委托的applicationDidEnterBackground：方法。所有应用需要做：

- 释放所有可以释放的内存  
- 保存用户数据或状态信息，所有没写入磁盘的文件或信息，在进入后台之前，都应该写入磁盘，因为程序可能在后台被杀死。

1. 进入后台时释放内存
   如果应用没有启用ARC机制，程序需要在进入后台是，将那些需要释放的资源的引用计数变为0，从而让系统回收这些资源，当应用转入前台，系统需要重新恢复这些资源。
   如果应用启用了ARC机制，程序只要在应用进入后台时，将应用那些需要释放的资源的变量赋值为nil即可。当应用转入前台是，系统需要重新恢复这些资源。
2. 进入后台时保存状态

   //使用NSUserDefault读取系统已经保存的积分
      NSNumber* scoreNumber;
      if ((scoreNumber = [[NSUserDefaults standardUserDefaults]setInteger:score forKey:@"score"])) {
          score = scoreNumber.integerValue;
      }

3. 请求更多后台时间
   为了请求更多后台时间，应该使用如下步骤：
   • 调用UIApplication对象的beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:方法请求获取更多的后台执行时间。
   • 调用dispatch_async()方法将指定代码块提交给后台执行
   • 后台任务执行完成是，调用UIApplication对象的endBackgroundTask:方法结束后台任务。

使用NSOperation与NSOperationQueue实现多线程

使用步骤：

- 创建NSOperationQueue队列，并为该队列设置相关属性。  
- 创建NSOperation子类的对象，并将该对象提交给NSOperationQueue队列，该队列将会按顺序启动每个NSOperation。   

MaxConcurrentOperationCount 设置最大并发线程数。

1. 使用NSblockOperation下载图片

   //创建NSBlock
       NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
           //从网络获取数据
           NSData *data = [[NSData alloc]initWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:url]];
          //将网络数据初始化为UIImage对象
          UIImage *image = [[UIImage alloc]initWithData:data];
            if(image!= nil){
               //在主线程中updateUI：方法
                [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI:)withObject:image waitUntilDone:YES];
            }
               else
                   NSLog(@"下载图片出现错误");           
           }];

2. 定义NSOperation子类
   创建NSOperation的子类需要重写一个方法：-（void）main，该方法将作为NSOpQueue完成任务。

面试题

1. 什么是多线程
   进程：是指在系统中正在运行的一个应用程序。1个进程要想执行任务，必须得有线程。（一个进程至少要有一个线程）特征：独立性，动态性，并发性。
   线程：是进程的基本执行单元，一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行。当一个程序运行时，内部可能包含了多个顺序执行流，每个顺序执行流就是一个线程的。
   多线程：在一个进程中可以开启多个线程，每条线程可以并发（同时）执行不同的任务。
   多线程编程的优点：
   • 进程间不能共享内存，但线程之间共享内存非常容易
   • 系统创建进程需要为该进程重新分配系统资源，但创建线程则代价小得多，因此使用多线程来实现多任务并发比多进程的效率高。
   • iOS提供了多种多线程实现方式，从而简化了iOS的多线程编程。
     参考：http://1108038.blog.51cto.com/1098038/420330
     进程间通信—>管道(pipe)、信号(signal)、消息队列、共享内存、信号量、套接字；
     线程间通信—>信号量、消息、事件event
2. iOS中如何实现多线程
   • pthread（一套通用的多线程API，使用难度大 C语言（底层））程序员管理，几乎不用
     #include <pthread.h>
   • NSThread（面向对象，简单易用，可直接操作多线程对象,OC），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语言）自动管理，经常使用
   • NSOperation（基于GCD，比GCD多了一些简单实用的功能，OC）自动管理，经常使用.
3. 线程间通讯的方法
   控制器在子线程发送请求给服务器
   服务器在主线程刷新UI界面到控制器
   
   还可以使用GCD，主线程和子线程的通信。
   dispath_async(dispatch_get_main_queue(),^{ });

4. 网络图片处理问题中怎么解决一个相同的网络地址重复请求的问题？
   
   利用字典（图片地址为key，下载操作为value）

5. 多线程安全的几种解决办法及多线程安全怎么控制？
   线程安全的概念: 就是在多个线程同时执行的时候，能够保证资源信息的准确性.

   • 苹果约定，所有程序的更新UI都在主线程进行，也就不会出现多个线程同时改变一个资源。在主线程更新UI，有什么好处？只在主线程更新UI，就不会出现多个线程同时改变同一个UI控件;主线程的优先级最高。也就意味UI的更新优先级高。 会让用户感觉很流畅 .
   • 如果要防止资源抢夺，得用synchronized进行加锁保护.
     线程同步：多条线程按顺序的执行任务（互斥锁）互斥锁使用格式
     @synchronized(锁对象){ //需要锁定的代码 }
   • 如果异步操作要保证线程安全等问题, 尽量使用GCD(有些函数默认就是安全的)

6. GCD内部怎么实现的
   1> iOS和OS X的核心是XNU内核，GCD是基于XNU内核实现的
   2> GCD的API全部在libdispatch库中
   3> GCD的底层实现主要有Dispatch Queue和Dispatch Source

   • Dispatch Queue ：管理block(操作)
   • Dispatch Source ：处理事件(比如线程间的通讯)
     补充：GCD：Grand Central Dispatch “牛逼的中枢调度器”，自动利用更多CPU内核，自动管理线程的生命周期（创建线程，调度任务，销毁线程).使用2个步骤：
   • 定制任务（执行什么操作）用block来封装任务
   • 将任务添加到队列中（自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行）（先进先出，后进后出）

7. GCD和NSoperation区别
   1>GCD是纯C语言的API，NSOperationQueue是基于GCD的OC版本封装
   2>GCD只支持FIFO的队列，NSOperationQueue可以很方便地调整执行顺序、设置最大并发数量
   3>NSOperationQueue可以在轻松在Operation间设置依赖关系，而GCD需要写很多的代码才能实现
   4>NSOperationQueue支持KVO，可以监测operation是否正在执行（isExecuted）、是否结束（isFinished），是否取消（isCanceld）
   5>GCD的执行速度比NSOperationQueue快
   任务之间不太互相依赖：GCD
   任务之间有依赖(或者要监听任务的执行情况)：NSOperationQueue

8. Socket的实现原理以及Socket是如何实现通信的？
   Socket：称之为套接字，是一种用于网络传输的“工具”。
   socket的实现原理：是基于TCP/UDP的（TCP：传输控制协议，是一种面向连接的，安全的，基于IP传输层的协议，三次握手。例如：XMPP等网络聊天）（UDP：传输控制协议，不是面向连接的，不安全的，基于IP传输层的协议，特点：快，只管发，不管收到没有。例如：游戏,QQ视频，红蜘蛛）

9. http协议的实现
   HTTP：是一种超文本协议，定义了网络传输的格式（短连接）
   如果利用HTTP做聊天，每次都要重新创建连接，因为HTTP是短连接，一次回话后就断开了，如果利用HTTP做聊天，如果聊天特别频繁，会不断的创建连接，消耗资源，性能不好，服务端不会主动给客户端发送请求。

10. runloop定时源和输入源?
    1>你创建的程序不需要显示的创建run loop；每个线程，包括程序的主线程（main thread）都有与之相应的run loop对象, 主线程会自行创建并运行run loop
    2>Run loop处理的输入事件有两种不同的来源：输入源（input source）（异步）（处理其他线程回到主线程的消息）和定时源（timer source）（同步）（定时检查界面上有没有点击事件，检查主线程的事件）
    3>输入源传递异步消息，通常来自于其他线程或者程序。定时源则传递同步消息，在特定时间或者一定的时间间隔发生
    

11. NSRunLoop的实现机制,及在多线程中如何使用
    NSRunLoop是IOS消息机制的处理模式.

    1.NSRunLoop的主要作用：控制NSRunLoop里面线程的执行和休眠，在有事情做的时候使当前NSRunLoop控制的线程工作，没有事情做让当前NSRunLoop的控制的线程休眠。
    2.NSRunLoop 就是一直在循环检测，从线程start到线程end，检测inputsource(如点击，双击等操作)异步事件，检测timesource同步事件，检测到输入源会执行处理函数，首先会产生通知，corefunction向线程添加runloop observers来监听事件，意在监听事件发生时来做处理。
    3.runloopmode是一个集合，包括监听：事件源，定时器，以及需通知的runloop observers

1. 只有在为你的程序创建次线程的时候，才需要运行run loop。对于程序的主线程而言，run loop是关键部分。Cocoa提供了运行主线程run loop的代码同时也会自动运行run loop。IOS程序UIApplication中的run方法在程序正常启动的时候就会启动run loop。如果你使用xcode提供的模板创建的程序，那你永远不需要自己去启动run loop
2. 在多线程中，你需要判断是否需要run loop。如果需要run loop，那么你要负责配置run loop并启动。你不需要在任何情况下都去启动run loop。比如，你使用线程去处理一个预先定义好的耗时极长的任务时，你就可以毋需启动run loop。Run loop只在你要和线程有交互时才需要