iOS 为什么不能在异步线程中更新页面 ios为什么在主线程更新ui

 

1. 进程与线程

• 进程概念： 进程是程序在计算机上的一次执行活动，打开一个app，就开启了一个进程，可包含多个线程。
• 线程概念： 独立执行的代码段，一个线程同时间只能执行一个任务，反之多线程并发就可以在同一时间执行多个任务。
• iOS程序中，主线程（又叫作UI线程）主要任务是处理UI事件，显示和刷新UI，（只有主线程有直接修改UI的能力）耗时的操作放在子线程（又叫作后台线程、异步线程）。在iOS中开子线程去处理耗时的操作，可以有效提高程序的执行效率，提高资源利用率。但是开启线程会占用一定的内存，（主线程的堆栈大小是1M，第二个线程开始都是512KB，并且该值不能通过编译器开关或线程API函数来更改）降低程序的性能。所以一般不要同时开很多线程。

 

1. 线程相关

• 同步线程：同步线程会阻塞当前线程去执行线程内的任务，执行完之后才会反回当前线程。
• 异步线程：异步线程不会阻塞当前线程，会开启其他线程去执行线程内的任务。
• 串行队列：线程任务按先后顺序逐个执行（需要等待队列里面前面的任务执行完之后再执行新的任务）。
• 并发队列：多个任务按添加顺序一起开始执行（不用等待前面的任务执行完再执行新的任务），但是添加间隔往往忽略不计，所以看着像是一起执行的。
• 并发VS并行：并行是基于多核设备的，并行一定是并发，并发不一定是并行。

2. 多线程中会出现的问题

• Critical Section（临界代码段） 指的是不能同时被两个线程访问的代码段，比如一个变量，被并发进程访问后可能会改变变量值，造成数据污染（数据共享问题）。
• Race Condition (竞态条件) 当多个线程同时访问共享的数据时，会发生争用情形，第一个线程读取改变了一个变量的值，第二个线程也读取改变了这个变量的值，两个线程同时操作了该变量，此时他们会发生竞争来看哪个线程会最后写入这个变量，最后被写入的值将会被保留下来。
• Deadlock (死锁) 两个（多个）线程都要等待对方完成某个操作才能进行下一步，这时就会发生死锁。
• Thread Safe（线程安全） 一段线程安全的代码（对象），可以同时被多个线程或并发的任务调度，不会产生问题，非线程安全的只能按次序被访问。

• 所有Mutable对象都是非线程安全的，所有Immutable对象都是线程安全的，使用Mutable对象，一定要用同步锁来同步访问（@synchronized）。
• 互斥锁：能够防止多线程抢夺造成的数据安全问题，但是需要消耗大量的资源
• 原子属性（atomic）加锁
• atomic: 原子属性，为setter方法加锁，将属性以atomic的形式来声明，该属性变量就能支持互斥锁了。
• nonatomic: 非原子属性，不会为setter方法加锁，声明为该属性的变量，客户端应尽量避免多线程争夺同一资源。

• Context Switch （上下文切换） 当一个进程中有多个线程来回切换时，context switch用来记录执行状态，这样的进程和一般的多线程进程没有太大差别，但会产生一些额外的开销。

前言

对初学者来说，GCD似乎是一道迈不过去的坎，很多人在同步、异步、串行、并行和死锁这几个名词的漩涡中渐渐放弃治疗。本文将使用图文表并茂的方式给大家形象地解释其中的原理和规律。

 

线程、任务和队列的概念

异步、同步 & 并行、串行的特点

一条重要的准则

一般来说，我们使用GCD的最大目的是在新的线程中同时执行多个任务，这意味着我们需要两项条件：

 

• 能开启新的线程
• 任务可以同时执行
• 结合以上两个条件，也就等价“开启新线程的能力 + 任务同步执行的权利”，只有在满足能力与权利这两个条件的前提下，我们才可以在同时执行多个任务。

 

所有组合的特点

（一）异步执行 + 并行队列

实现代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

//异步执行 + 并行队列 - (void)asyncConcurrent{ //创建一个并行队列 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);   NSLog(@"---start---");   //使用异步函数封装三个任务 dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务1---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务2---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务3---%@", [NSThread currentThread]); });   NSLog(@"---end---"); }

打印结果：

1 2 3 4 5

---start--- ---end--- 任务3---{number = 5, name = (null)} 任务2---{number = 4, name = (null)} 任务1---{number = 3, name = (null)}

解释

 

• 异步执行意味着

• 可以开启新的线程
• 任务可以先绕过不执行，回头再来执行

• 并行队列意味着

• 任务之间不需要排队，且具有同时被执行的“权利”

• 两者组合后的结果

• 开了三个新线程
• 函数在执行时，先打印了start和end，再回头执行这三个任务
• 这三个任务是同时执行的，没有先后，所以打印结果是“任务3-->任务2-->任务1”

步骤图

（二）异步执行 + 串行队列

实现代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

//异步执行 + 串行队列 - (void)asyncSerial{ //创建一个串行队列 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);   NSLog(@"---start---"); //使用异步函数封装三个任务 dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务1---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务2---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务3---%@", [NSThread currentThread]); }); NSLog(@"---end---"); }

 

打印结果：

1 2 3 4 5

---start--- ---end--- 任务1---{number = 3, name = (null)} 任务2---{number = 3, name = (null)} 任务3---{number = 3, name = (null)}

 

解释

• 异步执行意味着

• 可以开启新的线程
• 任务可以先绕过不执行，回头再来执行

• 串行队列意味着

• 任务必须按添加进队列的顺序挨个执行

• 两者组合后的结果

• 开了一个新的子线程
• 函数在执行时，先打印了start和end，再回头执行这三个任务
• 这三个任务是按顺序执行的，所以打印结果是“任务1-->任务2-->任务3”

步骤图

（三）同步执行 + 并行队列

实现代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

//同步执行 + 并行队列 - (void)syncConcurrent{ //创建一个并行队列 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);   NSLog(@"---start---"); //使用同步函数封装三个任务 dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务1---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务2---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务3---%@", [NSThread currentThread]); }); NSLog(@"---end---"); }

打印结果：

1 2 3 4 5

---start--- 任务1---{number = 1, name = main} 任务2---{number = 1, name = main} 任务3---{number = 1, name = main} ---end---

解释

• 同步执行执行意味着

• 不能开启新的线程
• 任务创建后必须执行完才能往下走

• 并行队列意味着

• 任务必须按添加进队列的顺序挨个执行

• 两者组合后的结果

• 所有任务都只能在主线程中执行
• 函数在执行时，必须按照代码的书写顺序一行一行地执行完才能继续

• 注意事项

• 在这里即便是并行队列，任务可以同时执行，但是由于只存在一个主线程，所以没法把任务分发到不同的线程去同步处理，其结果就是只能在主线程里按顺序挨个挨个执行了

步骤图

（四）同步执行+ 串行队列

实现代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

- (void)syncSerial{ //创建一个串行队列 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);   NSLog(@"---start---"); //使用异步函数封装三个任务 dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务1---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务2---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务3---%@", [NSThread currentThread]); }); NSLog(@"---end---"); }

 

打印结果：

1 2 3 4 5

---start--- 任务1---{number = 1, name = main} 任务2---{number = 1, name = main} 任务3---{number = 1, name = main} ---end---

解释

• 这里的执行原理和步骤图跟“同步执行+并发队列”是一样的，只要是同步执行就没法开启新的线程，所以多个任务之间也一样只能按顺序来执行，

（五）异步执行+主队列

实现代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

- (void)asyncMain{ //获取主队列 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();   NSLog(@"---start---"); //使用异步函数封装三个任务 dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务1---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务2---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"任务3---%@", [NSThread currentThread]); }); NSLog(@"---end---"); }

 

打印结果：

1 2 3 4 5

---start--- ---end--- 任务1---{number = 1, name = main} 任务2---{number = 1, name = main} 任务3---{number = 1, name = main}

 

解释

• 异步执行意味着

• 可以开启新的线程
• 任务可以先绕过不执行，回头再来执行

• 主队列跟串行队列的区别

• 队列中的任务一样要按顺序执行
• 主队列中的任务必须在主线程中执行，不允许在子线程中执行

• 以上条件组合后得出结果：

• 所有任务都可以先跳过，之后再来“按顺序”执行

步骤图

（六）同步执行+主队列（死锁）

实现代码：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

- (void)syncMain{ //获取主队列 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();   NSLog(@"---start---"); //使用同步函数封装三个任务 dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务1---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务2---%@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(queue, ^{ NSLog(@"任务3---%@", [NSThread currentThread]); }); NSLog(@"---end---"); }

打印结果：

1	---start---

解释

• 主队列中的任务必须按顺序挨个执行
• 任务1要等主线程有空的时候（即主队列中的所有任务执行完）才能执行
• 主线程要执行完“打印end”的任务后才有空
• “任务1”和“打印end”两个任务互相等待，造成死锁

步骤图