iOS核心系统编程最佳实践:线程

转载自： http://d2.apkto.com/article/book_view.aspx?siteid=1000&classid=387&lpage=2&cutpage=1&id=55825

一、线程的创建：

操作对象(Operation objectis)可能创建线程更快，参阅：iOS核心系统编程最佳实践：并发

1、线程创建需要的内存和时间消耗都比较大，因此建议你的入口点函数做相当数量的工作，或建立一个Run Loops允许进行经常性的工作。

2、Run Loops可以让你使用最小的资源来创建长时间运行线程。因为run loop在没有任何事件处理的时候会把它的线程置于休眠状态，它消除了消耗CPU周期轮询，并防止处理器本身进入休眠状态并节省电源。

3、为了配置run loop,你所需要做的是启动你的线程，获取run loop的对象引用，设置你的事件处理程序，并告诉run loop运行。Cocoa和Carbon提供的基础设施会自动为你的主线程配置相应的run loop。如果你打算创建长时间运行的辅助线程，那么你必须为你的线程配置相应的run loop。

4、每一个线程都有其对应的RunLoop，但是默认非主线程的RunLoop是没有运行的，需要为RunLoop添加至少一个事件源，然后去run它。一般情况下我们是没有必要去启用线程的RunLoop的，除非你在一个单独的线程中需要长久的检测某个事件。

5、RunLoop，就是一个循环，只是这个循环里加入很多特性。 首先循环体的开始需要检测是否有需要处理的事件，如果有则去处理，如果没有则进入睡眠以节省CPU时间。所以重点便是这个需要处理的事件，在RunLoop中，需要处理的事件分两类，一种是输入源，一种是定时器，定时器好理解就是那些需要定时执行的操作，输入源分三类：perform*or源，基于端口（Mach port）的源，以及自定义的源。编程的时候可以添加自己的源。RunLoop还有一个观察者Observer的概念，可以往RunLoop中加入自己的观察者以便监控着RunLoop的运行过程，CFRunLoop.h中定义了所有观察者的类型:

[html] 

enum CFRunLoopActivity { 

kCFRunLoopEntry = (1 << 0), 

kCFRunLoopBeforeTimers = (1 << 1), 

kCFRunLoopBeforeSources = (1 << 2), 

kCFRunLoopBeforeWaiting = (1 << 5), 

kCFRunLoopAfterWaiting = (1 << 6), 

kCFRunLoopExit = (1 << 7), 

kCFRunLoopAllActivities = 0x0FFFFFFFU 

}; 

typedef enum CFRunLoopActivity CFRunLoopActivity; 

如果你使用过*系统调用写过程序你便可以快速的理解runloop事件源的概念，本质上讲事件源的机制和*一样是一种多路复用IO的实现，在一个线程中我们需要做的事情并不单一，如需要处理定时钟事件，需要处理用户的触控事件，需要接受网络远端发过来的数据，将这些需要做的事情统统注册到事件源中，每一次循环的开始便去检查这些事件源是否有需要处理的数据，有的话则去处理。拿具体的应用举个例子，NSURLConnection网络数据请求，默认是异步的方式，其实现原理就是创建之后将其作为事件源加入到当前的RunLoop，而等待网络响应以及网络数据接受的过程则在一个新创建的独立的线程中完成，当这个线程处理到某个阶段的时候比如得到对方的响应或者接受完了网络数据之后便通知之前的线程去执行其相关的delegate方法。所以在Cocoa中经常看到<CODE>scheduleInRunLoop:forMode:</CODE>这样的方法，这个便是将其加入到事件源中，当检测到某个事件发生的时候，相关的delegate方法便被调用。对于CoreFoundation这一层而言，通常的模式是创建输入源，然后将输入源通过<CODE>CFRunLoopAddSource</CODE>函数加入到RunLoop中，相关事件发生后，相关的回调函数会被调用。如CFSocket的使用。另外RunLoop中还有一个运行模式的概念，每一个运行循环必然运行在某个模式下，而模式的存在是为了过滤事件源和观察者的，只有那些和当前RunLoop运行模式一致的事件源和观察者才会被激活。 

二、线程的启动：线程启动之后，线程就进入三个状态中的任何一个:运行(running)、就绪(ready)、阻塞(blocked)。如果一个线程当前没有运行，那么它不是处于阻塞，就是等待外部输入，或者已经准备就绪等待分配CPU。线程持续在这三个状态之间切换，直到它最终退出或者进入中断状态。

三、线程的执行：

1、线程同步：

NSLock：锁提供了一次只有一个线程可以执行代码的有效保护形式。最普遍的一种锁是互斥排他锁，也就是我们通常所说的“mutex“。当一个线程试图获取一个当前已经被其他线程占据的互斥锁的时候，它就会被阻塞直到其他线程释放该互斥锁。

NSCondition：条件确保在你的应用程序任务执行的适当顺序。一个条件作为一个看门人，阻塞给定的线程，直到它代表的条件变为真。当发生这种情况的时候，条件释放该线程并允许它继续执行。

原子操作也是另外一种保护和同步访问数据的方法。原子操作在以下情况的时候提供了替代锁的轻量级的方法，其中你可以执行标量数据类型的数学或逻辑运算。原子操作使用特殊的硬件设施来保证变量的改变在其他线程可以访问之前完成。

四、线程通信：Cocoa为iOS线程间通信提供2种方式，

一种是perform*or

[html] 

@interface NSObject (NSThreadPerformAdditions) 

- (void)perform*orOnMainThread:(SEL)a*or withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(NSArray *)array; 

- (void)perform*orOnMainThread:(SEL)a*or withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait; 

// equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes 

- (void)perform*or:(SEL)a*or onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(NSArray *)array NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); 

- (void)perform*or:(SEL)a*or onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); 

// equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes 

... 

@end 

另一种是NSMachPort（NSMachPort是个鸡肋，线程间通信应该都通过perform*or来搞定）

五、线程的退出

可以通过使用applicationShouldTerminate:的委托方法来延迟程序的中断直到一段时间后或者完成取消。当延迟中断的时候，你的程序需要等待直到任何周期线程已经完成它们的任务且调用了replyToApplicationShouldTerminate:方法。关于更多这些方法的信息，请查阅NSApplication Class Reference。

六、处理异常

1、Cocoa里面，一个NSException对象是一个自包含对象，一旦它被引发了，那么它可以从一个线程传递到另外一个线程。

2、在一些情况下，异常处理可能是自动创建的。比如，Objective-C中的@synchronized包含了一个隐式的异常处理。

3、如果在辅助线程里面捕获一个抛出的异常失败，那么你的主线程也同样捕获该异常失败：它所属的进程就会中断。

4、如果你需要通知另一个线程（比如主线程）当前线程中的一个特殊情况，你应该捕捉异常，并简单地将消息发送到其他线程告知发生了什么事。

5、引发异常的线程可以继续执行（如果可能的话），等待指示，或者干脆退出。