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iOS多线程编程总结(中)

#主要内容

经过上一章的学习,我们已经理解了多线程编程的基本概念,以及GCD的简单使用。在这一章中将会介绍和NSOperation和和NSOperationQueue。主要涉及这几个方面:

  1. NSOperationNSOperationQueue用法介绍
  2. NSOperation的暂停、恢复和取消
  3. 通过KVO对NSOperation的状态进行检测
  4. 多个NSOperation的之间的依赖关系

#NSOperation

从简单意义上来说,NSOperation是对GCD中的block进行的封装,它也表示一个要被执行的任务。

与GCD中的block类似,NSOperation对象有一个start()方法表示开始执行这个任务。

不仅如此,NSOperation表示的任务还可以被取消。它还有三种状态isExecutedisFinishedisCancelled以方便我们通过KVC对它的状态进行监听。

想要开始执行一个任务可以这么写:

let operation = NSBlockOperation { () -> Void in
print(NSThread.currentThread())
}
operation.addExecutionBlock { () -> Void in
print("execution block1 -- \(NSThread.currentThread())")
}
operation.start()
复制代码

以上代码会得到这样的执行结果:

<NSThread: 0x7f89b1c070f0>{number = 1, name = main}
execution block1 -- <NSThread: 0x7f89b1e17030>{number = 2, name = (null)}
复制代码

首先我们创建了一个NSBlockOperation,并且设置好它的block,也就是将要执行的任务。这个任务会在主线程中执行。

NSBlockOperation是因为NSOperation是一个基类,不应该直接生成NSOperation对象,而是应该用它的子类。NSBlockOperation是苹果预定义的子类,它可以用来封装一个或多个block,后面会介绍如何自己创建NSOperation的子类。

同时,还可以调用addExecutionBlock方法追加几个任务,这些任务会并行执行(也就是说很有可能运行在别的线程里)。

最后,调用start方法让NSOperation方法运行起来。start是一个同步方法。

#NSOperationQueue

刚刚我们知道,默认的NSOperation是同步执行的。简单的看一下NSOperation类的定义会发现它有一个只读属性asynchronous

这意味着如果想要异步执行,就需要自定义NSOperation的子类。或者使用NSOperationQueue

NSOperationQueue类似于GCD中的队列。我们知道GCD中的队列有三种:主队列串行队列并行队列NSOperationQueue更简单,只有两种:主队列非主队列

我们自己生成的NSOperationQueue对象都是非主队列,主队列可以用NSOperationQueue.mainQueue取得。

NSOperationQueue的主队列是串行队列,而且其中所有NSOperation都会在主线程中执行。

对于非主队列来说,一旦一个NSOperation被放入其中,那这个NSOperation一定是并发执行的。因为NSOperationQueue会为每一个NSOperation创建线程并调用它的start方法。

NSOperationQueue有一个属性叫maxConcurrentOperationCount,它表示最多支持多少个NSOperation并发执行。如果maxConcurrentOperationCount被设为1,就以为这个队列是串行队列。

因此,NSOperationQueue和GCD中的队列有这样的对应关系:

NSOperationQueue GCD
主队列 NSOperationQueue.mainQueue dispatch_get_main_queue()
串行队列 自建队列maxConcurrentOperationCount为1 dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
并发队列 自建队列maxConcurrentOperationCount大于1 dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

回到开头的问题,如何利用NSOperationQueue实现异步操作呢,代码如下:

let operationQueue = NSOperationQueue()
let operation = NSBlockOperation ()
operation.addExecutionBlock { () -> Void in
print("exec block1 -- \(NSThread.currentThread())")
}
operation.addExecutionBlock { () -> Void in
print("exec block2 -- \(NSThread.currentThread())")
}
operation.addExecutionBlock { () -> Void in
print("exec block3 -- \(NSThread.currentThread())")
}
operationQueue.addOperation(operation)
print("操作结束")
复制代码

得到运行结果如下:

操作结束
exec block1 -- <NSThread: 0x125672f10>{number = 2, name = (null)}
exec block2 -- <NSThread: 0x12556ba40>{number = 3, name = (null)}
exec block3 -- <NSThread: 0x125672f10>{number = 2, name = (null)}
复制代码

使用NSOperationQueue来执行任务与之前的区别在于,首先创建一个非主队列。然后用addOperation方法替换之前的start方法。刚刚已经说过,NSOperationQueue会为每一个NSOperation建立线程并调用他们的start方法。

观察一下运行结果,所有的NSOperation都没有在主线程执行,从而成功的实现了异步、并行处理。

#NSOperation新特性

在学习NSOperation的时候,我们总是用GCD的概念去解释。但是NSOperation作为对GCD更高层次的封装,它有着一些GCD无法实现(或者至少说很难实现)的特性。由于NSOperationNSOperationQueue良好的封装,这些新特性的使用都非常简单。

###取消任务 如果我们有两次网络请求,第二次请求会用到第一次的数据。如果此时网络情况不好,第一次请求超时了,那么第二次请求也没有必要发送了。当然,用户也有可能人为地取消某个NSOperation

当某个NSOperation被取消时,我们应该尽可能的清除NSOperation内部的数据并且把cancelledfinished设为true,把executing设为false

//取消某个NSOperation
operation1.cancel()

//取消某个NSOperationQueue剩余的NSOperation
queue.cencelAllOperations()

复制代码

###设置依赖 依然考虑刚刚所说的两次网络请求的例子。因为第二次请求会用到第一次的数据,所以我们要保证发出第二次请求的时候第一个请求已经执行完。但是我们同时还希望利用到NSOperationQueue的并发特性(因为可能不止这两个任务)。

这时候我们可以设置NSOperation之间的依赖关系。语法非常简洁:

operation2.addDependency(operation1)
复制代码

需要注意的是NSOperation之间的相互依赖会导致死锁

###NSOperationQueue的暂停与恢复

这个更加简单,只要修改suspended属性即可

queue.suspended = true //暂停queue中所有operation
queue.suspended = false //恢复queue中所有operation
复制代码

###NSOperation的优先级

GCD中,任务(block)是没有优先级的,而队列具有优先级。和GCD相反,我们一般考虑NSOperation的优先级

NSOperation有一个NSOperationQueuePriority枚举类型的属性queuePriority

public enum NSOperationQueuePriority : Int {
case VeryLow
case Low
case Normal
case High
case VeryHigh
}
复制代码

需要注意的是,NSOperationQueue也不能完全保证优先级高的任务一定先执行。

#NSOperation和GCD如何选择

其实经过这两篇文章的分析,我们大概对NSOperationGCD都有了比较详细的了解,同时在亲自运用这两者的过程中有了自己的理解。

GCD以block为单位,代码简洁。同时GCD中的队列、组、信号量、source、barriers都是组成并行编程的基本原语。对于一次性的计算,或是仅仅为了加快现有方法的运行速度,选择轻量化的GCD就更加方便。

NSOperation可以用来规划一组任务之间的依赖关系,设置它们的优先级,任务能被取消。队列可以暂停、恢复。NSOperation还可以被子类化。这些都是GCD所不具备的。

所以我们要记住的是:

NSOperation和GCD并不是互斥的,有效地结合两者可以开发出更棒的应用

#总结

到目前为止,我们已经理解了多线程编程的基本概念,GCD的简单使用,用NSOperation实现GCD的功能,以及NSOperation的高级特性。在最后一章iOS多线程编程总结(下)中会介绍GCD的底层特性,如barrier、suspend、resume、semaphore等。

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