浅析iOS应用开发中线程间的通信与线程安全问题

线程间的通信
 
简单说明
线程间通信：在1个进程中，线程往往不是孤立存在的，多个线程之间需要经常进行通信
 
线程间通信的体现
1个线程传递数据给另1个线程
在1个线程中执行完特定任务后，转到另1个线程继续执行任务
 
线程间通信常用方法

复制代码 代码如下:
- (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;
- (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait;

线程间通信示例 – 图片下载

复制代码 代码如下:
//
//  YYViewController.m
//  06-NSThread04-线程间通信
//
//  Created by apple on 14-6-23.
//  Copyright (c) 2014年 itcase. All rights reserved.
//

#import "YYViewController.h"
@interface YYViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *iconView;
@end

复制代码 代码如下:
@implementation YYViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
}

-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{

// 在子线程中调用download方法下载图片
    [self performSelectorInBackground:@selector(download) withObject:nil];
}

 

-(void)download
{
    //1.根据URL下载图片
    //从网络中下载图片
    NSURL *urlstr=[NSURL URLWithString:@"fdsf"];

    //把图片转换为二进制的数据
    NSData *data=[NSData dataWithContentsOfURL:urlstr];//这一行操作会比较耗时

    //把数据转换成图片
    UIImage *image=[UIImage imageWithData:data];
 
    //2.回到主线程中设置图片
    [self performSelectorOnMainThread:@selector(settingImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
}

 

//设置显示图片
-(void)settingImage:(UIImage *)image
{
    self.iconView.image=image;
}

@end

代码2：
复制代码 代码如下:
//
//  YYViewController.m
//  06-NSThread04-线程间通信
//
//  Created by apple on 14-6-23.
//  Copyright (c) 2014年 itcase. All rights reserved.
//

#import "YYViewController.h"
#import <NSData.h>

@interface YYViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *iconView;
@end

复制代码 代码如下:
@implementation YYViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
}

 
-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
// 在子线程中调用download方法下载图片

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

 
-(void)download
{

    //1.根据URL下载图片
    //从网络中下载图片
    NSURL *urlstr=[NSURL URLWithString:@"fdsf"];

    //把图片转换为二进制的数据
    NSData *data=[NSData dataWithContentsOfURL:urlstr];//这一行操作会比较耗时

    //把数据转换成图片
    UIImage *image=[UIImage imageWithData:data];

    //2.回到主线程中设置图片
    //第一种方式
//    [self performSelectorOnMainThread:@selector(settingImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];

    //第二种方式
    //    [self.imageView performSelector:@selector(setImage:) onThread:[NSThread mainThread] withObject:image waitUntilDone:NO];

    //第三种方式
   [self.iconView performSelectorOnMainThread:@selector(setImage:) withObject:image waitUntilDone:NO];
}

//设置显示图片
//-(void)settingImage:(UIImage *)image
//{
//    self.iconView.image=image;
//}

@end

线程安全
 
一、多线程的安全隐患
资源共享
1块资源可能会被多个线程共享，也就是多个线程可能会访问同一块资源
比如多个线程访问同一个对象、同一个变量、同一个文件
当多个线程访问同一块资源时，很容易引发数据错乱和数据安全问题
示例一：

示例二：

问题代码：

复制代码 代码如下:
//
//  YYViewController.m
//  05-线程安全
//
//  Created by apple on 14-6-23.
//  Copyright (c) 2014年 itcase. All rights reserved.
//

#import "YYViewController.h"

@interface YYViewController ()
//剩余票数

@property(nonatomic,assign) int leftTicketsCount;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread1;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread2;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread3;

@end

复制代码 代码如下:
@implementation YYViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];

    //默认有20张票

    self.leftTicketsCount=10;

    //开启多个线程，模拟售票员售票

    self.thread1=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];

    self.thread1.name=@"售票员A";

    self.thread2=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];

    self.thread2.name=@"售票员B";

    self.thread3=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];
    self.thread3.name=@"售票员C";
}

 
-(void)sellTickets
{
    while (1) {
        //1.先检查票数
        int count=self.leftTicketsCount;
        if (count>0) {
            //暂停一段时间
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.002];

            //2.票数-1
           self.leftTicketsCount= count-1;
 
            //获取当前线程
            NSThread *current=[NSThread currentThread];
            NSLog(@"%@--卖了一张票，还剩余%d张票",current,self.leftTicketsCount);
        }else
        {
            //退出线程
            [NSThread exit];
        }
    }
}

-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    //开启线程

   [self.thread1 start];
    [self.thread2 start];
    [self.thread3 start];

}

@end

打印结果：

二、安全隐患分析

三、如何解决
 
互斥锁使用格式
@synchronized(锁对象) { // 需要锁定的代码  }
注意：锁定1份代码只用1把锁，用多把锁是无效的
 
代码示例：

复制代码 代码如下:
//
//  YYViewController.m
//  05-线程安全
//
//  Created by apple on 14-6-23.
//  Copyright (c) 2014年 itcase. All rights reserved.
//

#import "YYViewController.h"

@interface YYViewController ()

//剩余票数
@property(nonatomic,assign) int leftTicketsCount;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread1;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread2;
@property(nonatomic,strong)NSThread *thread3;
@end

@implementation YYViewController

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    //默认有20张票
    self.leftTicketsCount=10;
    //开启多个线程，模拟售票员售票

    self.thread1=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];

    self.thread1.name=@"售票员A";

    self.thread2=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];

    self.thread2.name=@"售票员B";

    self.thread3=[[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(sellTickets) object:nil];

    self.thread3.name=@"售票员C";
}

-(void)sellTickets
{
    while (1) {
        @synchronized(self){//只能加一把锁
        //1.先检查票数

        int count=self.leftTicketsCount;
        if (count>0) {
            //暂停一段时间
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.002];
            //2.票数-1

           self.leftTicketsCount= count-1;
            //获取当前线程
            NSThread *current=[NSThread currentThread];
            NSLog(@"%@--卖了一张票，还剩余%d张票",current,self.leftTicketsCount);

        }else
        {
            //退出线程
            [NSThread exit];
        }
        }
    }
}

-(void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{

    //开启线程
   [self.thread1 start];
    [self.thread2 start];
    [self.thread3 start];
}

@end

执行效果图

互斥锁的优缺点
优点：能有效防止因多线程抢夺资源造成的数据安全问题
缺点：需要消耗大量的CPU资源
 
互斥锁的使用前提：多条线程抢夺同一块资源
相关专业术语：线程同步,多条线程按顺序地执行任务
互斥锁，就是使用了线程同步技术
 
四：原子和非原子属性
 
OC在定义属性时有nonatomic和atomic两种选择
atomic：原子属性，为setter方法加锁（默认就是atomic）
nonatomic：非原子属性，不会为setter方法加锁
 
atomic加锁原理

复制代码 代码如下:
@property (assign, atomic) int age;

- (void)setAge:(int)age
{

    @synchronized(self) {
       _age = age;
    }
}

原子和非原子属性的选择
nonatomic和atomic对比

• atomic：线程安全，需要消耗大量的资源
• nonatomic：非线程安全，适合内存小的移动设备 

iOS开发的建议

• 所有属性都声明为nonatomic
• 尽量避免多线程抢夺同一块资源
• 尽量将加锁、资源抢夺的业务逻辑交给服务器端处理，减小移动客户端的压力

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