[移动开发]iOS 多线程基础之 NSThread

前言

通常在 iOS 中，有三种比较常见的方式实现多线程，分别是 NSThread，GCD 和 NSOperation。本文主要介绍它们当中使用频率较低的 NSThread。

NSThread

NSThread 是 Foundation 框架中封装的线程类，其对象就表示程序的一个线程。

1. 线程创建

我们有下面三种方法可以创建新线程去执行任务。

方法一：常规方法创建新线程

这种方法比较常规，通过对象创建和初始化方法进行新线程的创建。虽然写代码的步骤看起来比较复杂，但是可以获取到线程的对象，可以对线程进行名称、优先级之类的个性化修改。

NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadRun) object:nil];
    
NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithBlock:^{
	NSLog(@"Run %@", [NSThread currentThread]);
}];

// 需要手动调用 start 方法
[thread start];

threadRun 方法表示线程将要执行的任务

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

方法二：detachNewThread 系列类方法

我们可以通过 detachNewThread 系列的类方法创建新线程来执行任务，代码会比较简洁。但是这些方法都是没有返回值的，这就意味着我们无法获取到新创建的线程，进行无法修改线程设置。

[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(threadRun) toTarget:self withObject:nil];

[NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
    NSLog(@"Run %@", [NSThread currentThread]);
}];

方法三：NSObject + NSThreadPerformAdditions 分类中提供的方法

NSObject + NSThreadPerformAdditions 分类中提供的 performSelectorInBackground: withObject: 方法也可以创建新线程执行任务，它的使用情况和方法二相似。

[self performSelectorInBackground:@selector(threadRun) withObject:nil];

2. 线程优先级

线程是具有优先级的，线程的优先级代表 CPU 调度的优先级，优先级高的线程更容易得到 CPU 资源执行任务。对于 NSThread 对象，我们可以通过 threadPriority 属性来修改它的优先级，优先级的取值范围为 $[0.0,1.0]$，默认优先级为 0.5。

优先级实验

我们创建三个线程，优先级分别为 1.0 / 0.1 / 默认，让它们执行同一个任务，根据控制台输出结果，查看各优先级线程的任务执行情况。

// 设置线程 A 的优先级为 1.0
NSThread *threadA = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadRun) object:nil];
threadA.name = @"threadA";
threadA.threadPriority = 1.0;
[threadA start];

// 设置线程 B 的优先级为 0.1
NSThread *threadB = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadRun) object:nil];
threadB.name = @"threadB";
threadB.threadPriority = 0.1;
[threadB start];

// 让线程 C 保持默认优先级（0.5）
NSThread *threadC = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(threadRun) object:nil];
threadC.name = @"threadC";
[threadC start];

// 线程要执行的任务
- (void)threadRun {
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        NSLog(@"Run %@ - %d", [NSThread currentThread].name, i);
    }
}

根据上面例子的执行结果可以看出来，优先级高的线程能更快地完成它需要执行的任务。

新的优先级属性

从官方的注释中，我们发现 threadPriority 属性在将来会被弃用，用 qualityOfService 作为新的线程优先级。

// 新版的线程优先级
@property NSQualityOfService qualityOfService;

typedef NS_ENUM(NSInteger, NSQualityOfService) {
	// 和图形处理相关的任务，比如滚动和动画
    NSQualityOfServiceUserInteractive = 0x21,
    // 用户请求的任务，但是不需要精确到毫秒级。例如，用户请求打开电子邮件App来查看邮件
    NSQualityOfServiceUserInitiated = 0x19,
    // 周期性的用户请求任务。比如，电子邮件App可能被设置成每5分钟自动检测新邮件
    NSQualityOfServiceUtility = 0x11,
    // 后台任务，对这些任务用户可能并不会察觉
    NSQualityOfServiceBackground = 0x09,
    // 默认的优先级，优先级在 Utility 之前
    NSQualityOfServiceDefault = -1
} API_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0), watchos(2.0), tvos(9.0));

3. 线程间通信

通常线程间通信主要有下面两种情形：

• 一个线程的数据传递给另一个线程
• 一个线程的任务执行完后，转到另一个线程继续执行任务

与 NSThread 有关的线程间通信实现的方法在 NSObject + NSThreadPerformAdditions 分类中，常用的是下面两个方法。

// 到主线程执行指定任务
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

// 到指定线程执行指定任务
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(nullable id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait

线程间通信实例

这里用一个经典实例，来对线程间通信进行讲解。我们要在网上下载图片，然后展示在手机屏幕上显示。为了不阻塞主线程，我们需要异步进行图片的下载，又因为 iOS 不能在子线程更新 UI，我们需要在图片下载完成之后回到主线程将下载好的图片更新到 UIImageView 上。

@interface ViewController ()

// 用于展示图片
@property (nonatomic, strong) UIImageView *imageView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self.view addSubview:self.imageView];
  	// 设置约束
    [self.imageView mas_makeConstraints:^(MASConstraintMaker *make) {
        make.center.equalTo(self.view);
        make.size.mas_equalTo(CGSizeMake(216, 384));
    }];
    // 创建线程
    NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(downloadImage) object:nil];
    // 启动线程
    [thread start];
}

#pragma mark - Actions

// 后台线程处理方法
- (void)downloadImage {
	// 耗时操作，下载网络图片
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://pics3.baidu.com/feed/b151f8198618367afc010b4f3e2a1dd2b21ce573.jpeg?token=a80568b00de1ae2814069f2f70241a96"];
    NSData *imgData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    
    // 执行耗时操作完成，返回主线程处理
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUIWithData:) withObject:imgData waitUntilDone:YES];
}

// 需要在主线程执行的操作
- (void)updateUIWithData:(NSData *)data {
	// 刷新 UI 的方法
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
    self.imageView.image = image;
}

#pragma mark - Getter

- (UIImageView *)imageView {
    if (!_imageView) {
        _imageView = [[UIImageView alloc] init];
        _imageView.backgroundColor = [UIColor grayColor];
    }
    return _imageView;
}

@end

4. 常用属性和方法

因为前面上面提到的 NSThread 使用方式都有更加便捷的 GCD 函数代替，所以相比之下，下面这些方法反而会更加常用。

改变线程状态的方法

// 启动线程执行任务，创建 -> 就绪
[thread start];
// 标记线程为 cancelled 状态
[thread cancel];
// 退出线程执行， -> 终止
[NSThread exit];

判断线程状态的方法

// 判断任务是否被取消
BOOL isCancelled = [thread isCancelled];
// 判断任务是否正在执行
BOOL isExecuting = [thread isExecuting];
// 判断任务是否执行完成
BOOL isFinished = [thread isFinished];

主线程判断的方法

// 判断 thread 是否为主线程
BOOL isMainThread = [thread isMainThread];

执行线程任务的方法

// 在当前线程中执行 thread 对象的任务
[thread main];

NSThread 常用类方法

// 判断是否处在多线程环境
[NSThread isMultiThreaded];

// 获取当前线程
[NSThread currentThread]

// 获取主线程
[NSThread mainThread];

线程休眠相关方法

// 让线程休眠到 data 所在时间
[NSThread sleepUntilDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:1.0]];
// 让线程休眠 ti 秒
[NSThread sleepForTimeInterval:1.0];

参考资料

• NSThread | Apple Developer Documentation