ios并发编程指南（中文版）

### iOS并发编程指南（中文版） ####一、概述《iOS并发编程指南》是一部详细介绍如何在iOS应用程序中实现高效并发编程的技术文档。该指南由苹果公司原作，经过Kevin的精心翻译，使得中文读者能够更好地理解并发编程的核心概念和技术细节。本指南主要围绕两大并发编程技术展开——`NSOperation`和`Dispatch Queues`，并提供了丰富的实例来帮助开发者掌握这些技术。 ####二、`NSOperation`和`Dispatch Queues` **1.1 `Dispatch Queues`** `Dispatch Queues`是一种轻量级的任务队列机制，用于管理和调度异步任务。它基于C语言的`dispatch`框架，允许开发者通过简单的API来创建并管理任务队列。`Dispatch Queues`支持两种类型：**并发队列**和**串行队列**。 - **并发队列**：可以同时执行多个任务，适合处理无依赖关系的任务。 - **串行队列**：按照任务加入队列的顺序依次执行，适合处理有依赖关系的任务。 **1.2 `Dispatch Sources`** `Dispatch Sources`提供了一种机制来监控特定类型的事件，并在事件发生时自动调度一个块(block)到指定的队列中执行。这对于监控文件描述符的变化、定时任务等非常有用。 **1.3 `Operation Queues`** `Operation Queues`是`Foundation`框架的一部分，它为开发者提供了一种更加面向对象的方式来管理并发任务。`Operation Queues`支持通过继承`NSOperation`类来创建自定义的操作对象，这使得任务的管理更加灵活和强大。 - **并发VS非并发Operations**：`NSOperation`支持创建并发操作或非并发操作。并发操作可以在不同的线程上并行执行，而非并发操作则必须在一个特定的线程上执行。 - **创建一个`NSInvocationOperation`对象**：这是`NSOperation`的一个子类，用于执行一个`NSInvocation`对象代表的方法调用。 - **创建一个`NSBlockOperation`对象**：这是另一种`NSOperation`的子类，用于执行一个Block。 **1.4异步设计技术**在并发编程中，异步设计是关键。本指南还介绍了如何使用`NSOperation`和`Dispatch Queues`来实现异步设计，例如如何配置操作之间的依赖关系、修改执行优先级等。 ####三、`Operation Queues` **2.1 `Operation Objects`** `Operation Objects`是`Operation Queues`的核心组件。它们是具体的任务单元，可以通过继承`NSOperation`类来创建。每个`Operation Object`都有自己的状态（如准备、执行、完成等），并且可以与其他操作对象建立依赖关系。 **2.2并发VS非并发Operations** - **并发Operations**：可以在不同的线程上并行执行，适用于独立且可并行化执行的任务。 - **非并发Operations**：必须在一个特定的线程上执行，适用于需要保持顺序执行的任务。 **2.3创建一个`NSInvocationOperation`对象** `NSInvocationOperation`是一个`NSOperation`的子类，用于执行一个`NSInvocation`对象所代表的方法调用。创建此类对象通常用于将一个方法的调用封装成一个可异步执行的操作。 **2.4创建一个`NSBlockOperation`对象** `NSBlockOperation`同样是`NSOperation`的一个子类，用于执行一个Block。Block是一种轻量级的匿名函数，非常适合用来表示简短的任务。 **2.5自定义`Operation`对象**除了使用标准的`NSOperation`子类外，还可以通过继承`NSOperation`来自定义操作对象。这提供了极大的灵活性，可以根据具体需求来定制操作的行为。 - **执行主任务**：定义主任务的方法，该方法将在操作被队列时执行。 - **响应取消事件**：操作可以被取消，在这种情况下需要适当地清理资源。 - **为并发执行配置operations**：通过配置操作的并发属性，可以决定其是否应该并行执行。 - **维护KVO依从**：如果操作持有其他可能改变的属性，需要确保遵循Key-Value Observing协议。 **2.6自定义一个`Operation`对象的执行行为** - **配置operation之间的依赖关系**：通过设置依赖关系，可以控制操作的执行顺序。 - **修改`Operation`的执行优先级**：根据任务的重要性和紧急程度来调整优先级。 - **修改底层线程的优先级**：对于需要更多CPU资源的任务，可以提高其线程的优先级。 - **设置一个completion block**：定义一个Block，在操作完成后执行。 **2.7实现`Operation`对象的技巧** - **`Operation`对象的内存管理**：确保正确管理`Operation`对象的生命周期，避免内存泄漏。 - **处理错误和异常**：为可能出现的错误情况做好准备，并提供相应的处理逻辑。 **2.8为`Operation`对象确定一个适当的范围** -确定每个操作的适当作用范围，以便于管理和控制任务的执行。 **2.9执行Operations** - **添加Operations到OperationQueue**：将操作添加到队列中，以启动其执行。 - **手动执行Operations**：对于不需要排队的操作，可以直接执行。 - **取消Operations**：当不再需要某个操作时，可以将其取消。 - **等待Operations完成**：如果需要等待所有操作完成，可以使用队列的`waitUntilFinished`方法。 - **挂起和继续Queue**：在某些情况下，可能需要暂时挂起队列的执行，稍后再恢复。 ####四、`Dispatch Queues` **3.1简介** `Dispatch Queues`提供了一种轻量级的任务队列机制，用于管理和调度异步任务。`Dispatch Queues`基于C语言的`dispatch`框架，允许开发者通过简单的API来创建并管理任务队列。 **3.2 Queue相关的技术** - **并发队列**：可以同时执行多个任务。 - **串行队列**：按照任务加入队列的顺序依次执行。 - **全局并发队列**：全局范围内可用的并发队列。 - **串行队列**：创建一个新的串行队列。 **3.3使用Block实现任务** `Block`是一种轻量级的匿名函数，非常适合用来表示简短的任务。在`Dispatch Queues`中，任务通常表示为一个Block，并通过调用队列的`dispatch_async`方法来执行。 **3.4创建和管理DispatchQueue** - **获得全局并发DispatchQueue**：全局范围内可用的并发队列，适合处理无依赖关系的任务。 - **创建串行DispatchQueue**：创建一个新的串行队列，适合处理有依赖关系的任务。 - **运行时获得公共Queue**：获取一个预先定义好的队列，通常用于共享资源访问。 **3.5添加任务到Queue** - **添加单个任务到Queue**：通过调用`dispatch_async`方法将任务加入队列。 - **任务完成时执行CompletionBlock**：定义一个Block，在任务完成后执行。 - **并发地执行LoopIteration**：使用`dispatch_apply`函数并发地执行循环迭代。 - **在主线程中执行任务**：使用`dispatch_get_main_queue`获取主线程队列，并通过`dispatch_async`方法将任务加入主线程队列。 - **任务中使用Objective-C对象**：确保在正确的线程中使用Objective-C对象，以避免潜在的线程安全问题。 **3.6挂起和继续queue** - **挂起和继续queue**：在某些情况下，可能需要暂时挂起队列的执行，稍后再恢复。 **3.7使用DispatchSemaphore控制有限资源的使用** `DispatchSemaphore`是一个轻量级的信号量，可以用来控制对有限资源的访问。 **3.8等待queue中的一组任务** - **等待queue中的一组任务**：使用`dispatch_group`来等待一组任务的完成。 **3.9 `DispatchQueue`和线程安全性**在使用`Dispatch Queues`时，需要注意线程安全性的问题。确保对象在多线程环境下的正确访问是非常重要的。 ####五、`DispatchSources` **4.1关于DispatchSource** `DispatchSources`提供了一种机制来监控特定类型的事件，并在事件发生时自动调度一个块(block)到指定的队列中执行。这对于监控文件描述符的变化、定时任务等非常有用。 **4.2创建DispatchSource** - **编写和安装一个事件处理器**：为特定类型的事件编写一个处理器，并安装到`DispatchSource`上。 - **安装一个取消处理器**：当`DispatchSource`被取消时，可以定义一个Block来进行清理工作。 - **修改目标Queue**：可以更改`DispatchSource`的队列，从而影响事件的处理位置。 - **关联自定义数据到dispatchsource**：可以将自定义的数据关联到`DispatchSource`，以便在事件处理器中使用。 - **`DispatchSource`的内存管理**：确保正确管理`DispatchSource`的生命周期，避免内存泄漏。 **4.3 `DispatchSource`示例** - **创建一个定时器**：使用`DispatchSourceTimer`来创建一个定时器。 - **从描述符中读取数据**：使用`DispatchSourceRead`来监控文件描述符的读事件。 - **向描述符写入数据**：使用`DispatchSourceWrite`来监控文件描述符的写事件。 - **监控文件系统对象**：使用`DispatchSourceFileObject`来监控文件系统的变更。 - **监测信号**：使用`DispatchSourceSignal`来监控信号的发送。 - **监控进程**：使用`DispatchSourceProcess`来监控进程的状态。 **4.4取消一个DispatchSource** - **取消一个DispatchSource**：在不再需要监控事件时，可以取消`DispatchSource`。 **4.5挂起和继续DispatchSource** - **挂起和继续DispatchSource**：在某些情况下，可能需要暂时挂起`DispatchSource`的监控，稍后再恢复。 ####六、迁移至`Dispatch Queues` **5.1使用DispatchQueue替代线程** - **使用DispatchQueue替代线程**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来替代传统的线程模型，以简化并发编程。 - **消除基于锁的代码**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来减少对锁的依赖，从而提高程序的效率和可维护性。 - **实现异步锁**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来实现异步锁，以解决临界区问题。 - **同步执行临界区**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来同步执行临界区代码，以保护共享资源。 **5.2改进循环代码** - **改进循环代码**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来优化循环代码，以提高并发性能。 **5.3替换线程Join** - **替换线程Join**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来替代传统的线程Join机制，以更高效地管理线程间的同步。 **5.4修改“生产者-消费者”实现** - **修改“生产者-消费者”实现**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来优化生产者-消费者模式，以提高其并发性能。 **5.5替换Semaphore代码** - **替换Semaphore代码**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来替代传统的信号量机制，以更高效地管理资源共享。 **5.6替换Run-Loop代码** - **替换Run-Loop代码**：介绍如何使用`Dispatch Queues`来替代传统的Run-Loop机制，以简化事件驱动程序的设计。 **5.7与POSIX线程的兼容性** - **与POSIX线程的兼容性**：介绍如何在使用`Dispatch Queues`的同时，保持与POSIX线程模型的兼容性，以便于跨平台开发。以上是《iOS并发编程指南》的主要内容概述，希望对iOS开发者们理解和掌握iOS并发编程有所帮助。