多线程 - NSOperation
分类:突袭反恐任务

1. NSOperation简介

NSOperation 是苹果提供给我们的一套多线程解决方案。实际上NSOperation是基于GCD更高一层的封装,但是比GCD更简单易用、代码可读性也更高。

NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程。因为在默认情况下,NSOperation单独使用时系统同步执行操作,并没有开辟新线程的能力,只有NSOperationQueue才能实现异步执行。

NSOperation是基于GCD的,那么使用起来也和GCD差不多,其中,NSOperation相当于GCD中的任务,而NSOperationQueue则相当于GCD中的队列。NSOperation实现多线程的使用步骤分为三步:

  • 创建任务:先将需要执行的操作封装到一个NSOperation对象中;
  • 创建队列:创建NSOperationQueue对象;
  • 将任务加入到队列中:然后将NSOperation对象添加到NSOperationQueue中。

之后,系统就会自动将NSOperationQueue中的NSOperation取出来,在新县城中执行操作。

- - - - - - - - - 下面我们来学习下NSOperation和NSOperationQueue的基本使用 - - - - - - 

2. NSOperation的基本使用

2.1 创建任务

NSOperation是个抽象类,并不能封装任务。我们只有使用它的子类来封装任务,我们有三种方式来封装任务。

a. 使用子类NSInvocationOperation

b. 使用子类NSBlockOperation

c. 定义继承自NSOperation的子类,通过实现内部相应的方法来封装任务。

在不使用NSOperationQueue,单独使用NSOperation的情况下系统同步执行操作,下面我们了解一下:

2.2 使用子类NSInvocationOperation

// 1.创建NSInvocationOperation对象
NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];

// 2.调用start方法开始执行操作
[op start];

- (void)run
{
    NSLog(@"------%@", [NSThread currentThread]);
}

 输出结果:

<NSThread: 0x604000260b00>{number = 1, name = main}

从中可以看出,在没有使用NSOperationQueue,单独使用NSOperation的情况下,NSInvocationOperation是在当前线程中执行操作,并没有创建新的线程。因为,当前线程是主线程,所以打印出的是主线程。

2.3 使用NSBlockOperation

NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    // 在主线程
    NSLog(@"------%@", [NSThread currentThread]);
}];

[op start];

输出结果:

<NSThread: 0x604000260b00>{number = 1, name = main}

 从中可以看出,在没有使用NSOperationQueue,单独使用NSOperation的情况下,NSBlockOperation是在主线程中执行操作,并没有创建新的线程。

但是NSBlockOperation还提供了一个方法 addExecutionBlock:,通过这个方法就可以为NSBlockOperation添加额外的操作,这些额外的操作就会在其它线程中并发执行。

输出结果

 NSOperation[1326:87276] 3 - <NSThread: 0x6000002715c0>{number = 4, name = (null)}
 NSOperation[1326:87282] 1 - <NSThread: 0x604000271780>{number = 3, name = (null)}
 NSOperation[1326:87200] <NSThread: 0x60000006c6c0>{number = 1, name = main}
 NSOperation[1326:87274] 2 - <NSThread: 0x6000002714c0>{number = 5, name = (null)}

 我们可以看到,任务都是并发执行的,NSBlockOperation中的任务是在主线程中执行的,addExecutionBlock是在新线程中执行的。

2.4 自定义继承NSOperation的子类

WCEOperation.h

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface WCEOperation : NSOperation

@end

 WCEOperation.m

#import "WCEOperation.h"

@implementation WCEOperation
// 需要执行的任务
-(void)main{
    for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    }
}

@end

 在使用的时候,导入这个文件

WCEOperation *operation = [[WCEOperation alloc] init];
[operation start];

 输出结果:

2017-12-11 22:53:42.126565+0800 NSOperation[1388:90762] <NSThread: 0x60400007fe40>{number = 1, name = main}
2017-12-11 22:53:42.126803+0800 NSOperation[1388:90762] <NSThread: 0x60400007fe40>{number = 1, name = main}
2017-12-11 22:53:42.126946+0800 NSOperation[1388:90762] <NSThread: 0x60400007fe40>{number = 1, name = main}
2017-12-11 22:53:42.127171+0800 NSOperation[1388:90762] <NSThread: 0x60400007fe40>{number = 1, name = main}
2017-12-11 22:53:42.127309+0800 NSOperation[1388:90762] <NSThread: 0x60400007fe40>{number = 1, name = main}

 我们可以看到,在没有使用NSOperationQueue的情况下,任务都是在主线程中执行的,并没有开启新的线程。

3. NSOperationQueue的基本使用

和GCD中的并发队列、串行队列略有不同的是:NSOperationQueue 一共有两种队列:主队列、其他队列。其中其他队列同时包含了串行、并发功能。下边是主队列、其他队列的基本创建方法和特点。

- 主队列:

    凡是添加到主队列中的任务(NSOperation),都会放到主线程中执行

NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];

 - 其他队列(非主队列)

    · 添加到这种队列中的任务(NSOperation),就会自动放到子线程中执行

    · 同时包含了:串行、并发功能

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];

 4. 将任务加入到队列中

前边说了,NSOperation需要配合NSOperationQueue来实现多线程,那么我们需要将创建好的任务加入到队列中去,总共有两种方法:

a: - (void)addOperation:(NSOperation *)op;

需要先创建任务,再将创建好的任务加入到创建好的队列中去

NSOperationQueue *opQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@ - 1",[NSThread currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@ - 2",[NSThread currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@ - 3",[NSThread currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *op4 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@ - 4",[NSThread currentThread]);
    }];
    NSBlockOperation *op5 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"%@ - 5",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperation:op1];
    [opQueue addOperation:op2];
    [opQueue addOperation:op3];
    [opQueue addOperation:op4];
    [opQueue addOperation:op5];

 运行结果:

2017-12-11 23:07:19.203418+0800 NSOperation[1468:97665] <NSThread: 0x60000046ac80>{number = 4, name = (null)} - 4
2017-12-11 23:07:19.203429+0800 NSOperation[1468:97664] <NSThread: 0x604000463300>{number = 6, name = (null)} - 1
2017-12-11 23:07:19.203439+0800 NSOperation[1468:97666] <NSThread: 0x60000046a980>{number = 5, name = (null)} - 2
2017-12-11 23:07:19.203867+0800 NSOperation[1468:97665] <NSThread: 0x60000046ac80>{number = 4, name = (null)} - 5
2017-12-11 23:07:19.204450+0800 NSOperation[1468:97667] <NSThread: 0x604000463280>{number = 3, name = (null)} - 3

 可以看出,NSOperation和NSOperationQueue结合后能够开启新线程,并发执行。

b. - (void)addOperationWithBlock:(void(^)void)block;

无需创建任务,在block中添加任务,直接将任务block加入到队列中。

NSOperationQueue *opQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"1 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"2 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"3 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"4 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"5 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];

 运行结果:

2017-12-11 23:17:38.951881+0800 NSOperation[1510:102617] 2 - - <NSThread: 0x600000275400>{number = 4, name = (null)}
2017-12-11 23:17:38.951884+0800 NSOperation[1510:102615] 4 - - <NSThread: 0x6040004655c0>{number = 6, name = (null)}
2017-12-11 23:17:38.951889+0800 NSOperation[1510:102616] 1 - - <NSThread: 0x604000465540>{number = 3, name = (null)}
2017-12-11 23:17:38.951917+0800 NSOperation[1510:102619] 3 - - <NSThread: 0x604000465580>{number = 5, name = (null)}
2017-12-11 23:17:38.952182+0800 NSOperation[1510:102614] 5 - - <NSThread: 0x6000002754c0>{number = 7, name = (null)}

 我们可以看出,都是在新的线程中执行的,并且是并发执行。

5. 控制串行执行和并行执行的关键

NSOperationQueue创建的其他队列同时具有串行、并发功能,上面展示了并发功能,那么他的串行功能是如何实现的?

这里就需要用到一个关键参数:maxConcurrentOperationCount - 最大并发数。也就是最大同时执行的任务数,一般2-3,大于5之后,虽然是在子线程中处理,但是cpu处理过多的子线程,也有可能影响主线程。

  • 默认情况下为 -1,表示不进行限制,默认为并发执行
  • 当maxConcurrentOperationCount为1时,进行串行执行。
  • 当maxConcurrentOperationCount大于1时,进行并发执行,当然这个值不应超过系统限制,否则即使自己设置一个很大的值,系统也会自动调整。

还是刚才那个例子,我们只设置NSOperationQueue的最大并发数为1

 NSOperationQueue *opQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    opQueue.maxConcurrentOperationCount = 1;

    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"1 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"2 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"3 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"4 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];
    [opQueue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"5 - - %@",[NSThread currentThread]);
    }];

 输出结果:

2017-12-11 23:22:30.824859+0800 NSOperation[1535:105237] 1 - - <NSThread: 0x600000275cc0>{number = 3, name = (null)}
2017-12-11 23:22:30.825228+0800 NSOperation[1535:105238] 2 - - <NSThread: 0x600000275d00>{number = 4, name = (null)}
2017-12-11 23:22:30.825614+0800 NSOperation[1535:105238] 3 - - <NSThread: 0x600000275d00>{number = 4, name = (null)}
2017-12-11 23:22:30.826585+0800 NSOperation[1535:105250] 4 - - <NSThread: 0x6000002756c0>{number = 5, name = (null)}
2017-12-11 23:22:30.826851+0800 NSOperation[1535:105250] 5 - - <NSThread: 0x6000002756c0>{number = 5, name = (null)}

 可以看出,当最大并发数为1的时候,任务是按顺序串行执行的,当最大并发数为2时,任务是并发执行的,而且开启线程数量是由系统决定的。

6. 操作依赖

NSOperation和NSOperationQueue最吸引认得地方是它能添加操作之间的依赖关系。比如有A和B两个操作,其中A执行完操作,B才能执行操作,那么就需要让B依赖于A:

NSOperationQueue *opQueue = [[NSOperationQueue alloc] init];

    NSBlockOperation *opA = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"我是opA,我先执行 - %@",[NSThread currentThread]);
    }];

    NSBlockOperation *opB = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"我是opB,我后执行 - %@",[NSThread currentThread]);
    }];

    [opB addDependency:opA];

    [opQueue addOperation:opB];
    [opQueue addOperation:opA];

 输出结果:

2017-12-11 23:31:23.494225+0800 NSOperation[1569:109435] 我是opA,我先执行 - <NSThread: 0x604000079ec0>{number = 3, name = (null)}
2017-12-11 23:31:23.494688+0800 NSOperation[1569:109434] 我是opB,我后执行 - <NSThread: 0x60000046f2c0>{number = 4, name = (null)}

 可以看到,无论运行几次,其结果都是opA先执行,opB后执行。注意:不能opA依赖opB,同时opB依赖opA。任务执行的顺序,并不取决于添加的顺序,执行的顺序取决于依赖。

7. 其他的方法

// NSOperation提供的方法,可取消单个操作
- (void)cancel;

// NSOperationQueue提供的方法,可以取消队列的所有操作
- (void)cancelAllOperations;

// 可以设置任务的暂停和恢复,YES代表暂停队列,No表示恢复队列。
- (void)setSuspended:(BOOL)b;

// 判断暂停状态
- (BOOL)isSuspended;

// 设置操作优先级 优先级越高,被调用的几率越大

- (NSOperationQueuePriority)queuePriority;
- (void)setQueuePriority:(NSOperationQueuePriority)p;

 注意:

- 这里的暂停和取消并不代表可以将当前的操作立即取消,而是当当前的操作执行完毕后不再执行新的操作。

- 暂停和取消的区别在于:暂停操作之后还可以恢复操作,继续向下执行;而取消操作之后,所有的操作就清空了,无法再接着执行剩下的操作。

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