【iOS】多线程系列一 - 进程和线程

进程和线程在开发中经常会遇到，他们的本质什么？有什么区别呢？

一、进程

1.1. 什么是进程？

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序。

每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内。

1.2. 查看进程

Mac电脑的活动监视器就可以看到当前活动的进程以及线程数：

通过终端也可以看到进程信息（命令：top）：

二、线程

2.1. 什么是线程？

1个进程要想执行任务，必须得有线程（每个进程至少要有1条线程）；
一个进程（程序）的所有任务都在线程中执行；

2.2. 线程的串行

1个线程中任务的执行是串行的。如果要在1个线程中执行多个任务，那么只能一个一个地按顺序执行这些任务。也就是说，在同一时间内，1个线程中只能执行1个任务。

三、进程和线程的比较

线程是CPU调用（执行任务）的最小单位；
进程是CPU分配资源和调度的单位；
一个程序可以对应多个进程，一个进程中可以有多个线程，但至少要有一个线程；
同一个进程内的线程共享进程的资源。

四、多线程

4.1. 什么是多线程？

1个进程中可以开启多条线程，每条线程可以 并行（同时） 执行不同的任务。

4.2. 多线程的原理

同一时间，CPU只能处理1条线程，只有1条线程在工作（执行）；
多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换）；
如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象。

思考：如果线程非常多，会发生什么情况？

线程的数量并不是越多越好；

CPU会在N多线程之间调度，CPU会累死，消耗大量的CPU资源；

每条线程被调度执行的频次会降低（线程的执行效率降低）。

4.3. 多线程的优缺点

优点：

能适当提高程序的执行效率；
能适当提高资源利用率（CPU、内存利用率）。

缺点：

创建线程是有开销的，iOS下主要成本包括：内核数据结构（大约1KB）、栈空间（子线程512KB、主线程1MB，也可以使用-setStackSize:设置，但必须是4K的倍数，而且最小是16K），创建线程大约需要90毫秒的创建时间；
如果开启大量的线程，会降低程序的性能；
线程越多，CPU在调度线程上的开销就越大；
程序设计更加复杂：比如线程之间的通信，多线程的数据共享。

五、多线程在iOS开发中的应用

5.1. 主线程

一个iOS程序运行后，默认会开启1条线程，称为主线程或UI线程。

5.1.1. 主线程的主要作用：

显示/刷新UI界面；
处理UI事件（比如点击事件、滚动事件、拖拽事件等）。

5.1.2. 主线程的使用注意：

别将比较耗时的操作放到主线程（会影响用户操作）；
把耗时操作放在子线程（后台线程、非主线程）；
UI相关的操作都必须在主线程中执行。

5.1.3. 获取主线程及当前线程

获取主线程：

1
2
3

NSThread *mainThread = [NSThread mainThread];
NSLog(@"%@", mainThread);
// 输出：<NSThread: 0x600000562000>{number = 1, name = main}

获取当前线程（执行当前任务/方法的线程）：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSThread *mainThread = [NSThread mainThread];
    NSLog(@"%@", mainThread);
    
    NSThread *curThread = [NSThread currentThread];
    NSLog(@"%@", curThread);
}
/*
 输出：
 <NSThread: 0x600002306c80>{number = 1, name = main}
 <NSThread: 0x600002306c80>{number = 1, name = main}
 */

通常情况下，几乎所有的任务/方法都在主线程中执行，除非手动创建子线程。

如何判断线程是否是主线程？

打印number = 1就是主线程，否则就是子线程；
通过类方法[NSThread isMainThread]判断；
通过对象方法[curThread isMainThread]判断。