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iOS多线程：『pthread、NSThread』详尽总结

發布時間：2025/3/17 编程问答 34 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 iOS多线程：『pthread、NSThread』详尽总结小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

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本文用來介紹 iOS 多線程中，pthread、NSThread?的使用方法及實現。
第一部分：pthread 的使用、其他相關方法。
第二部分：NSThread 的使用、線程相關用法、線程狀態控制方法、線程之間的通信、線程安全和線程同步，以及線程的狀態轉換相關知識。

文中 Demo 我已放在了 Github 上，Demo 鏈接：傳送門

1. pthread

1.1 pthread 簡介

pthread 是一套通用的多線程的 API，可以在Unix / Linux / Windows 等系統跨平臺使用，使用 C 語言編寫，需要程序員自己管理線程的生命周期，使用難度較大，我們在 iOS 開發中幾乎不使用 pthread，但是還是來可以了解一下的。

引自?百度百科
POSIX 線程（POSIX threads），簡稱 Pthreads，是線程的 POSIX 標準。該標準定義了創建和操縱線程的一整套 API。在類Unix操作系統（Unix、Linux、Mac OS X等）中，都使用 Pthreads 作為操作系統的線程。Windows 操作系統也有其移植版 pthreads-win32。

引自?維基百科
POSIX 線程（英語：POSIX Threads，常被縮寫為 Pthreads）是 POSIX 的線程標準，定義了創建和操縱線程的一套 API。
實現 POSIX 線程標準的庫常被稱作 Pthreads，一般用于 Unix-like POSIX 系統，如 Linux、Solaris。但是 Microsoft Windows 上的實現也存在，例如直接使用 Windows API 實現的第三方庫 pthreads-w32；而利用 Windows 的 SFU/SUA 子系統，則可以使用微軟提供的一部分原生 POSIX API。

1.2 pthread 使用方法

首先要包含頭文件#import <pthread.h>

其次要創建線程，并開啟線程執行任務

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// 1. 創建線程: 定義一個pthread_t類型變量 pthread_t thread; // 2. 開啟線程: 執行任務 pthread_create(&thread, NULL, run, NULL); // 3. 設置子線程的狀態設置為 detached，該線程運行結束后會自動釋放所有資源 pthread_detach(thread);void * run(void *param) // 新線程調用方法，里邊為需要執行的任務 { NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);return NULL; }

pthread_create(&thread, NULL, run, NULL);?中各項參數含義：
第一個參數&thread是線程對象，指向線程標識符的指針
第二個是線程屬性，可賦值NULL
第三個run表示指向函數的指針(run對應函數里是需要在新線程中執行的任務)
第四個是運行函數的參數，可賦值NULL

1.3 pthread 其他相關方法

pthread_create()?創建一個線程
pthread_exit()?終止當前線程
pthread_cancel()?中斷另外一個線程的運行
pthread_join()?阻塞當前的線程，直到另外一個線程運行結束
pthread_attr_init()?初始化線程的屬性
pthread_attr_setdetachstate()?設置脫離狀態的屬性（決定這個線程在終止時是否可以被結合）
pthread_attr_getdetachstate()?獲取脫離狀態的屬性
pthread_attr_destroy()?刪除線程的屬性
pthread_kill()?向線程發送一個信號

2. NSThread

NSThread 是蘋果官方提供的，使用起來比 pthread 更加面向對象，簡單易用，可以直接操作線程對象。不過也需要需要程序員自己管理線程的生命周期(主要是創建)，我們在開發的過程中偶爾使用 NSThread。比如我們會經常調用[NSThread currentThread]來顯示當前的進程信息。

下邊我們說說 NSThread 如何使用。

2.1 創建、啟動線程

先創建線程，再啟動線程

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// 1. 創建線程 NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil]; // 2. 啟動線程 [thread start]; // 線程一啟動，就會在線程thread中執行self的run方法// 新線程調用方法，里邊為需要執行的任務 - (void)run { NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]); }

創建線程后自動啟動線程

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// 1. 創建線程后自動啟動線程 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(run) toTarget:self withObject:nil];// 新線程調用方法，里邊為需要執行的任務 - (void)run { NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]); }

隱式創建并啟動線程

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// 1. 隱式創建并啟動線程 [self performSelectorInBackground:@selector(run) withObject:nil];// 新線程調用方法，里邊為需要執行的任務 - (void)run { NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]); }

2.2 線程相關用法

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// 獲得主線程 + (NSThread *)mainThread;// 判斷是否為主線程(對象方法) - (BOOL)isMainThread;// 判斷是否為主線程(類方法) + (BOOL)isMainThread;// 獲得當前線程 NSThread *current = [NSThread currentThread];// 線程的名字——setter方法 - (void)setName:(NSString *)n;// 線程的名字——getter方法 - (NSString *)name;

2.3 線程狀態控制方法

啟動線程方法

1 2	- (void)start; // 線程進入就緒狀態 -> 運行狀態。當線程任務執行完畢，自動進入死亡狀態

阻塞（暫停）線!程方法

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+ (void)sleepUntilDate:(NSDate *)date; + (void)sleepForTimeInterval:(NSTimeInterval)ti; // 線程進入阻塞狀態

強制停止線程

1 2	+ (void)exit; // 線程進入死亡狀態

2.4 線程之間的通信

在開發中，我們經常會在子線程進行耗時操作，操作結束后再回到主線程去刷新 UI。這就涉及到了子線程和主線程之間的通信。我們先來了解一下官方關于 NSThread 的線程間通信的方法。

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// 在主線程上執行操作 - (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait; - (void)performSelectorOnMainThread:(SEL)aSelector withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(NSArray<NSString *> *)array; // equivalent to the first method with kCFRunLoopCommonModes// 在指定線程上執行操作 - (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait modes:(NSArray *)array NS_AVAILABLE(10_5, 2_0); - (void)performSelector:(SEL)aSelector onThread:(NSThread *)thr withObject:(id)arg waitUntilDone:(BOOL)wait NS_AVAILABLE(10_5, 2_0);// 在當前線程上執行操作，調用 NSObject 的 performSelector:相關方法 - (id)performSelector:(SEL)aSelector; - (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object; - (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object1 withObject:(id)object2;

下面通過一個經典的下載圖片 DEMO 來展示線程之間的通信。具體步驟如下：

開啟一個子線程，在子線程中下載圖片。

回到主線程刷新 UI，將圖片展示在 UIImageView 中。

DEMO 代碼如下：

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/** * 創建一個線程下載圖片 */ - (void)downloadImageOnSubThread { // 在創建的子線程中調用downloadImage下載圖片 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(downloadImage) toTarget:self withObject:nil]; }/** * 下載圖片，下載完之后回到主線程進行 UI 刷新 */ - (void)downloadImage { NSLog(@"current thread -- %@", [NSThread currentThread]);// 1. 獲取圖片 imageUrl NSURL *imageUrl = [NSURL URLWithString:@"https://ysc-demo-1254961422.file.myqcloud.com/YSC-phread-NSThread-demo-icon.jpg"];// 2. 從 imageUrl 中讀取數據(下載圖片) -- 耗時操作 NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:imageUrl]; // 通過二進制 data 創建 image UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];// 3. 回到主線程進行圖片賦值和界面刷新 [self performSelectorOnMainThread:@selector(refreshOnMainThread:) withObject:image waitUntilDone:YES]; }/** * 回到主線程進行圖片賦值和界面刷新 */ - (void)refreshOnMainThread:(UIImage *)image { NSLog(@"current thread -- %@", [NSThread currentThread]);// 賦值圖片到imageview self.imageView.image = image; }

2.5 NSThread 線程安全和線程同步

線程安全：如果你的代碼所在的進程中有多個線程在同時運行，而這些線程可能會同時運行這段代碼。如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，而且其他的變量的值也和預期的是一樣的，就是線程安全的。

若每個線程中對全局變量、靜態變量只有讀操作，而無寫操作，一般來說，這個全局變量是線程安全的；若有多個線程同時執行寫操作（更改變量），一般都需要考慮線程同步，否則的話就可能影響線程安全。

線程同步：可理解為線程 A 和線程 B 一塊配合，A 執行到一定程度時要依靠線程 B 的某個結果，于是停下來，示意 B 運行；B 依言執行，再將結果給 A；A 再繼續操作。

舉個簡單例子就是：兩個人在一起聊天。兩個人不能同時說話，避免聽不清(操作沖突)。等一個人說完(一個線程結束操作)，另一個再說(另一個線程再開始操作)。

下面，我們模擬火車票售賣的方式，實現 NSThread 線程安全和解決線程同步問題。

場景：總共有50張火車票，有兩個售賣火車票的窗口，一個是北京火車票售賣窗口，另一個是上海火車票售賣窗口。兩個窗口同時售賣火車票，賣完為止。

2.5.1 NSThread 非線程安全

先來看看不考慮線程安全的代碼：

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/** * 初始化火車票數量、賣票窗口(非線程安全)、并開始賣票 */ - (void)initTicketStatusNotSave { // 1. 設置剩余火車票為 50 self.ticketSurplusCount = 50;// 2. 設置北京火車票售賣窗口的線程 self.ticketSaleWindow1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketNotSafe) object:nil]; self.ticketSaleWindow1.name = @"北京火車票售票窗口";// 3. 設置上海火車票售賣窗口的線程 self.ticketSaleWindow2 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketNotSafe) object:nil]; self.ticketSaleWindow2.name = @"上海火車票售票窗口";// 4. 開始售賣火車票 [self.ticketSaleWindow1 start]; [self.ticketSaleWindow2 start];}/** * 售賣火車票(非線程安全) */ - (void)saleTicketNotSafe { while (1) { //如果還有票，繼續售賣 if (self.ticketSurplusCount > 0) { self.ticketSurplusCount --; NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票數：%ld 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread].name]); [NSThread sleepForTimeInterval:0.2]; } //如果已賣完，關閉售票窗口 else { NSLog(@"所有火車票均已售完"); break; } } }

運行后部分結果為：

可以看到在不考慮線程安全的情況下，得到票數是錯亂的，這樣顯然不符合我們的需求，所以我們需要考慮線程安全問題。

2.5.2 NSThread 線程安全

線程安全解決方案：可以給線程加鎖，在一個線程執行該操作的時候，不允許其他線程進行操作。iOS 實現線程加鎖有很多種方式。@synchronized、 NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、OSSpinLock、atomic(property) set/ge等等各種方式。為了簡單起見，這里不對各種鎖的解決方案和性能做分析，只用最簡單的@synchronized來保證線程安全，從而解決線程同步問題。

考慮線程安全的代碼：

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/** * 初始化火車票數量、賣票窗口(線程安全)、并開始賣票 */ - (void)initTicketStatusSave { // 1. 設置剩余火車票為 50 self.ticketSurplusCount = 50;// 2. 設置北京火車票售賣窗口的線程 self.ticketSaleWindow1 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketSafe) object:nil]; self.ticketSaleWindow1.name = @"北京火車票售票窗口";// 3. 設置上海火車票售賣窗口的線程 self.ticketSaleWindow2 = [[NSThread alloc]initWithTarget:self selector:@selector(saleTicketSafe) object:nil]; self.ticketSaleWindow2.name = @"上海火車票售票窗口";// 4. 開始售賣火車票 [self.ticketSaleWindow1 start]; [self.ticketSaleWindow2 start];}/** * 售賣火車票(線程安全) */ - (void)saleTicketSafe { while (1) { // 互斥鎖 @synchronized (self) { //如果還有票，繼續售賣 if (self.ticketSurplusCount > 0) { self.ticketSurplusCount --; NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票數：%ld 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread].name]); [NSThread sleepForTimeInterval:0.2]; } //如果已賣完，關閉售票窗口 else { NSLog(@"所有火車票均已售完"); break; } } } }

運行后結果為：

省略一部分結果圖。。。

可以看出，在考慮了線程安全的情況下，加鎖之后，得到的票數是正確的，沒有出現混亂的情況。我們也就解決了多個線程同步的問題。

2.6 線程的狀態轉換

當我們新建一條線程NSThread *thread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(run) object:nil];，在內存中的表現為：

當調用[thread start];后，系統把線程對象放入可調度線程池中，線程對象進入就緒狀態，如下圖所示。

當然，可調度線程池中，會有其他的線程對象，如下圖所示。在這里我們只關心左邊的線程對象。

下邊我們來看看當前線程的狀態轉換。

如果CPU現在調度當前線程對象，則當前線程對象進入運行狀態，如果CPU調度其他線程對象，則當前線程對象回到就緒狀態。
如果CPU在運行當前線程對象的時候調用了sleep方法\等待同步鎖，則當前線程對象就進入了阻塞狀態，等到sleep到時\得到同步鎖，則回到就緒狀態。
如果CPU在運行當前線程對象的時候線程任務執行完畢\異常強制退出，則當前線程對象進入死亡狀態。

只看文字可能不太好理解，具體當前線程對象的狀態變化如下圖所示。

轉載于:https://my.oschina.net/u/3697347/blog/1648478

總結

以上是生活随笔為你收集整理的iOS多线程：『pthread、NSThread』详尽总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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