iOS NSOperation/Queue

本文转自：标哥的技术博客

前言

iOS实现多线程的方式有三种，分别是NSThread、NSOperation、GCD。

关于GCD，请阅读[GCD深入浅出学习]

简介

NSOperation封装了需要执行的操作和执行操作所需的数据，提供了并发或非并发操作，可以设置最大并发数，取消操作等。

iOS使用NSOperation的方式有两种： * 直接使用系统提供的两个子类：NSInvocationOperation和NSBlockOperation * 继承于NSOperation

这里所说的抽象类不是真正的抽象类，不像C++那种纯虚函数，不能实例化。在Ojbective-C中是没有纯虚函数的，因此它是可以实例化的。只是由于没有提供任务接口，因此实例化了也没有意义。

NSOperation *op = [[NSOperation alloc] init];

注意：我们不能直接使用NSOperation这个类，这个类相当于一个抽象类，不能直接实例化，必须重写main方法。

NSOperation基类API

下面简单说明NSOperation所提供的一些操作。

1.执行任务

NSOperation提供了start方法开启任务执行操作，NSOperation对象默认按同步方式执行,也就是在调用start方法的那个线程中直接执行。

if (!operation.isExecuting) {  [operation start];}

2.判断是否是同步还是异步

NSOperation提供的isConcurrent可判断是同步还是异步执行。isConcurrent默认值为NO,表示操作与调用线程同步执行。不过这个方法在7.0之后就被废弃了，改成使用isAsynchronous判断了。

if ([UIDevice currentDevice].systemVersion.intValue >= 7.0) {  if (operation.isAsynchronous) {    NSLog(@"异步");  } else {    NSLog(@"同步");  }} else {  if (operation.isConcurrent) {    NSLog(@"异步");  } else {    NSLog(@"同步");  }}

3.判断任务是否在执行中

NSOperation提供了isExecuting，可判断任务是否正在执行中。

if (!operation.isExecuting) {  [operation start];}

4.判断任务是否已经准备好

NSOperation提供了isReady方法来获取任务是否已经为执行准备好。

if (!operation.isReady) {  [operation start];}

5.判断任务已经已完成

NSOperation提供了isFinished，可判断任务是否已经执行完成。

if (operation.isFinished) {  NSLog(@"finished");}

6.取消任务/判断任务状态

NSOperation提供了isCancelled，可判断任务是否已经执行完成，而要取消任务，可调用cancel方法。

if (!operation.isCancelled) {    [operation cancel];}

7.任务完成回调

如果我们想在一个NSOperation执行完毕后做一些事情，可以调用NSOperation的completionBlock属性来设置在任务完成以后我们还想做的事情。

我们可以通过这种点语法设置：

operation.completionBlock = ^() {  NSLog(@"任务执行完毕");};

也可以通过中括号方式设置：

[operation setCompletionBlock:^{  NSLog(@"任务执行完毕");}];

8.任务优先级

如下，NSOperation为我们提供了在NSOperationQueue调度队列中任务的优先级设置。

typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {    NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,    NSOperationQueuePriorityLow = -4L,    NSOperationQueuePriorityNormal = 0,    NSOperationQueuePriorityHigh = 4,    NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8};@property NSOperationQueuePriority queuePriority;

NSInvocationOperation子类

NSInvocationOperation是继承于NSOperation，提供创建任务的方式是通过selector。

- (nullable instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel object:(nullable id)arg;- (instancetype)initWithInvocation:(NSInvocation *)inv NS_DESIGNATED_INITIALIZER;

对于第二个初始化方法已经被废弃了，第二个初始化方法是通过运行时的方式来添加任务的，操作起来比较复杂。第一种就是很普通的方式，是很常见的target-action设计模式。

NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(updateUI) object:nil];// 开始执行任务(同步执行)[operation start];

调用start方法是同步执行的。如果要异步执行，可以放到NSOperationQueue队列中，它就相当于一个线程池，而且任务一旦放进去，就会按照FIFO的原则严格执行任务。任务放到线程池中后，是否会马上执行，是根据当前所设置的并发数量决定的。

看看我们下载一个图片：

- (void)test1 {  NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self                                                                         selector:@selector(downloadImage:)                                                                           object:@"图片的URL"];  NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];  [queue addOperation:operation];}- (void)downloadImage:(NSString *)url {  NSURL *nsUrl = [NSURL URLWithString:url];  NSData *data = [[NSData alloc] initWithContentsOfURL:nsUrl];  UIImage *image = [[UIImage alloc] initWithData:data];  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{    self.imageView.image = image;  });}

我们需要注意，最后在更新UI的时候，一定要回到主线程，否则UI效果不会马上变化。当然，我们也可以使用别的方式回到主线程更新UI：

[self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI:) withObject:image waitUntilDone:YES];  - (void)updateUI:(UIImage *) image{      self.imageView.image = image;  }

NSBlockOperation子类

NSBlockOperation是直接继承于NSOperation的子类，它能够并发地执行一个或多个block对象，所有的block都执行完之后,操作才算真正完成。

添加任务

NSBlockOperation都是block任务，操作起来比较简洁一些。

NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^(){  NSLog(@"这是第一个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",        [NSThread currentThread],        [NSThread isMainThread],        [operation isAsynchronous]);}];__weak typeof(operation) weakOperation = operation;[operation addExecutionBlock:^() {  NSLog(@"这是第二个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",        [NSThread currentThread],        [NSThread isMainThread],        [weakOperation isAsynchronous]);}];[operation addExecutionBlock:^() {  NSLog(@"这是第三个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",        [NSThread currentThread],        [NSThread isMainThread],        [weakOperation isAsynchronous]);}];[operation addExecutionBlock:^() {  NSLog(@"这是第四个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",        [NSThread currentThread],        [NSThread isMainThread],        [weakOperation isAsynchronous]);}];// 开始执行任务[operation start]

看看打印结果：

2015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307632] 这是第一个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369e02c30>{number = 1, name = main}执行，isMainThread: 1，isAync: 02015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307797] 这是第二个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369ca8880>{number = 2, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 02015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307809] 这是第三个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369ca92b0>{number = 3, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 02015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307798] 这是第四个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369f2acd0>{number = 4, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0

由此，我们可以看到第一个任务在主线程执行，第二、三、四个任务都是其它子线程完成的。这四个任务都是同步执行的。其中的number代表线程的id。

当我们把[operation start]这行改成这样：

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];[queue addOperation:operation];[queue setMaxConcurrentOperationCount:2];

其打印结果如下：

2015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316054] 这是第三个任务在线程：<NSThread: 0x7f9000744750>{number = 4, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 02015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316053] 这是第一个任务在线程：<NSThread: 0x7f900061b6f0>{number = 2, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 02015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316055] 这是第二个任务在线程：<NSThread: 0x7f90006183b0>{number = 3, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 02015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316062] 这是第四个任务在线程：<NSThread: 0x7f9000609680>{number = 5, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0

由于我们设置了最大并发数量为2，因此同时能执行的任务数量最多两个。而这四个任务都不是在主线程执行的，全部放到子线程中执行了。我们发现isAync都为0，也就是说operation的isAsynchronous方法返回都是NO。

注意：并发与异步不是同一个概念

要异步执行，可以这样：

[operation addExecutionBlock:^() {  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    NSLog(@"这是第四个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d",          [NSThread currentThread],          [NSThread isMainThread]);  });}];

自定义NSOperation

如果NSInvocationOperation和NSBlockOperation对象不能满足需求, 我们可以直接继承NSOperation, 并添加额外的功能。继承所需的工作量主要取决于你要实现非并发还是并发的NSOperation。定义同步的NSOperation要简单许多,只需要重载-main这个方法，在这个方法里面执行主任务,并正确地响应取消事件; 对于异步NSOperation, 必须重写NSOperation的多个基本方法进行实现（main、start）。

自定义非并发NSOperation

1. 使用自己定义的同步operation，需要继承自NSOperation，并实现必要的方法：isFinished，isExecuting，main等，并实现KVO机制
2. 如果不想让你自定义的operation与其他operation进行异步操作,你可以手动开始（调用start方法），并且在operation的start方法里面简单的调用main方法。
3. 如果要自定义operation,需要继承资NSOperation。并且重载 isExecuting方法和isFinished方法。在这两个方法中,必须返回一个线程安全值（通常是个BOOL值）,这个值可以在 operation 中进行操作。
4. 一旦你的 operation 开始了,必须通过 KVO,告诉所有的监听者,现在该operation的执行状态。
5. 在 operation 的 main 方法里面,必须提供 autorelease pool,因为你的 operation 完成后需要销毁。

自定义同步NSOperation，只需要重写main方法即可。我们定义一个图片下载类来说明如何自定义非并发的NSOperation：

typedef void(^HYBDownloadReponse)(UIImage *image);/*! *  @author 黄仪标, 15-11-24 22:11:50 * *  下载operation */@interface DownloadOperation : NSOperation@property (nonatomic, copy) NSString *url;@property (nonatomic, copy) HYBDownloadReponse responseBlock;- (instancetype)initWithUrl:(NSString *)url completion:(HYBDownloadReponse)completion;@end

下面看看实现方法怎么实现的，关键点在于-main方法：

////  DownloadOperation.m//  TestGCD////  Created by huangyibiao on 15/11/24.//  Copyright © 2015年 huangyibiao. All rights reserved.//#import "DownloadOperation.h"@interface DownloadOperation () {  BOOL _isFinished;  BOOL _isExecuting;}@end@implementation DownloadOperation- (instancetype)initWithUrl:(NSString *)url completion:(HYBDownloadReponse)completion {  if (self = [super init]) {    self.url = url;    self.responseBlock = completion;  }  return self;}// 必须重写这个主方法- (void)main {  // 新建一个自动释放池，如果是异步执行操作，那么将无法访问到主线程的自动释放池  @autoreleasepool {    // 提供一个变量标识，来表示我们需要执行的操作是否完成了，当然，没开始执行之前，为NO    BOOL taskIsFinished = NO;    UIImage *image = nil;    // while 保证：只有当没有执行完成和没有被取消，才执行我们自定义的相应操作    while (taskIsFinished == NO && [self isCancelled] == NO){      // 获取图片数据      NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.url];      NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];      image = [UIImage imageWithData:imageData];      NSLog(@"Current Thread = %@", [NSThread currentThread]);      // 这里，设置我们相应的操作都已经完成，后面就是要通知KVO我们的操作完成了。      taskIsFinished = YES;    }    // KVO 生成通知，告诉其他线程，该operation 执行完了    [self willChangeValueForKey:@"isFinished"];    [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];    _isFinished = YES;    _isExecuting = NO;    [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];    [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];    if (self.responseBlock) {      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{        self.responseBlock(image);      });    }  }}- (void)start {  // 如果我们取消了在开始之前，我们就立即返回并生成所需的KVO通知  if ([self isCancelled]){    // 我们取消了该 operation，那么就要告诉KVO，该operation已经执行完成（isFinished）    // 这样，调用的队列（或者线程）会继续执行。    [self willChangeValueForKey:@"isFinished"];    _isFinished = NO;    [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];  } else {    // 没有取消，那就要告诉KVO，该队列开始执行了（isExecuting）！那么，就会调用main方法，进行同步执行。    [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];    _isExecuting = YES;    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(main) toTarget:self withObject:nil];    [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];  }}- (BOOL)isExecuting {  return _isExecuting;}- (BOOL)isFinished {  return _isFinished;}@end

我们测试一下：

DownloadOperation *operation = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {  //    self.imageView.image = image;}];DownloadOperation *operation1 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {  //    self.imageView1.image = image;}];DownloadOperation *operation2 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {  //    self.imageView2.image = image;}];DownloadOperation *operation3 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {  //    self.imageView3.image = image;}];DownloadOperation *operation4 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {  //    self.imageView4.image = image;}];NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];[queue addOperation:operation];[queue addOperation:operation1];[queue addOperation:operation2];[queue addOperation:operation3];[queue addOperation:operation4];[queue setMaxConcurrentOperationCount:2];

打印结果：

2016-03-14 16:15:18.777 DataAgorithmDemos[6390:408581] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c96a23d0>{number = 3, name = (null)}2016-03-14 16:15:19.055 DataAgorithmDemos[6390:408668] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c972fa90>{number = 4, name = (null)}2016-03-14 16:15:19.287 DataAgorithmDemos[6390:408669] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c941f3d0>{number = 5, name = (null)}2016-03-14 16:15:19.441 DataAgorithmDemos[6390:408579] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c95472a0>{number = 6, name = (null)}2016-03-14 16:15:19.520 DataAgorithmDemos[6390:408580] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c9519090>{number = 7, name = (null)}

但是当我们不是放在queue中，而是手动start：

DownloadOperation *operation = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {  //    self.imageView.image = image;}];[operation start];// 打印结果：// 2016-03-14 16:18:30.146 DataAgorithmDemos[6427:413473] Current Thread = <NSThread: 0x7fb3434052f0>{number = 1, name = main}

自定义并发NSOperation

头文件与同步的声明一样。下面是实现文件部分：

////  DownloadOperation.m//  DataAgorithmDemos////  Created by huangyibiao on 16/3/14.//  Copyright © 2016年 huangyibiao. All rights reserved.//#import "DownloadOperation.h"@interface DownloadOperation () {@private BOOL _isFinished;@private BOOL _isExecuting;}@end@implementation DownloadOperation- (instancetype)initWithUrl:(NSString *)url completion:(HYBDownloadReponse)completion {  if (self = [super init]) {    self.url = url;    self.responseBlock = completion;  }  return self;}// 必须重写这个主方法- (void)main {  // 新建一个自动释放池，如果是异步执行操作，那么将无法访问到主线程的自动释放池  @autoreleasepool {    UIImage *image = nil;    if (!self.isCancelled) {      // 获取图片数据      NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.url];      NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];      image = [UIImage imageWithData:imageData];    }    NSLog(@"currentThread: %@", [NSThread currentThread]);    // 被取消，也可能发生在转换的地方    if (self.isCancelled) {      image = nil;    }    if (![self isCancelled] && self.responseBlock) {      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{        self.responseBlock(image);      });    }  }}// 与自定义同步NSOperation不同的是，必须要实现下面的方法#if __IPHONE_OS_VERSION_MAX_ALLOWED < __IPHONE_7_0- (BOOL)isConcurrent {  return YES;}#else- (BOOL)isAsynchronous {  return YES;}#endif@end

打印结果：

2016-03-14 15:58:02.610 DataAgorithmDemos[6154:386771] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83c9c2c0>{number = 3, name = (null)}2016-03-14 15:58:02.612 DataAgorithmDemos[6154:386769] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83ca01b0>{number = 4, name = (null)}2016-03-14 15:58:02.612 DataAgorithmDemos[6154:386824] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83d24eb0>{number = 5, name = (null)}2016-03-14 15:58:04.210 DataAgorithmDemos[6154:386837] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83ca0b30>{number = 6, name = (null)}2016-03-14 15:58:11.693 DataAgorithmDemos[6154:386768] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83d1a650>{number = 7, name = (null)}

最后

由于这方面的知识理解的深度不够，后面还会不断更新。希望大家多多交流，一起学习多线程方面的知识!

参考

【苹果官方英文文档】

本文转自：标哥的技术博客