iOS多线程：『NSOperation、NSOperationQueue』详尽总结
笔者对之前写的原文重新整理，修改了部分内容，又增加了许多关于 NSOperation、NSOperationQueue 的知识及用法，希望大家喜欢。
本文用来介绍 iOS 多线程中 NSOperation、NSOperationQueue 的相关知识以及使用方法。
通过本文，您将了解到：
NSOperation、NSOperationQueue 简介、操作和操作队列、使用步骤和基本使用方法、控制串行/并发执行、NSOperation 操作依赖和优先级、线程间的通信、线程同步和线程安全，以及 NSOperation、NSOperationQueue 常用属性和方法归纳。文中 Demo 我已放在了 Github 上，Demo 链接：传送门
1. NSOperation、NSOperationQueue 简介
NSOperation、NSOperationQueue 是苹果提供给我们的一套多线程解决方案。实际上 NSOperation、NSOperationQueue 是基于 GCD 更高一层的封装，完全面向对象。但是比 GCD 更简单易用、代码可读性也更高。
为什么要使用 NSOperation、NSOperationQueue？
- 可添加完成的代码块，在操作完成后执行。
- 添加操作之间的依赖关系，方便的控制执行顺序。
- 设定操作执行的优先级。
- 可以很方便的取消一个操作的执行。
- 使用 KVO 观察对操作执行状态的更改：isExecuteing、isFinished、isCancelled。
2. NSOperation、NSOperationQueue 操作和操作队列
既然是基于 GCD 的更高一层的封装。那么，GCD 中的一些概念同样适用于 NSOperation、NSOperationQueue。在 NSOperation、NSOperationQueue 中也有类似的任务（操作）和队列（操作队列）的概念。
操作（Operation）：
- 执行操作的意思，换句话说就是你在线程中执行的那段代码。
- 在 GCD 中是放在 block 中的。在 NSOperation 中，我们使用 NSOperation 子类 NSInvocationOperation、NSBlockOperation，或者自定义子类来封装操作。
操作队列（Operation Queues）：
- 这里的队列指操作队列，即用来存放操作的队列。不同于 GCD 中的调度队列 FIFO（先进先出）的原则。NSOperationQueue 对于添加到队列中的操作，首先进入准备就绪的状态（就绪状态取决于操作之间的依赖关系），然后进入就绪状态的操作的开始执行顺序（非结束执行顺序）由操作之间相对的优先级决定（优先级是操作对象自身的属性）。
- 操作队列通过设置最大并发操作数（maxConcurrentOperationCount）来控制并发、串行。
- NSOperationQueue 为我们提供了两种不同类型的队列：主队列和自定义队列。主队列运行在主线程之上，而自定义队列在后台执行。
3. NSOperation、NSOperationQueue 使用步骤
NSOperation 需要配合 NSOperationQueue 来实现多线程。因为默认情况下，NSOperation 单独使用时系统同步执行操作，配合 NSOperationQueue 我们能更好的实现异步执行。
NSOperation 实现多线程的使用步骤分为三步：
- 创建操作：先将需要执行的操作封装到一个 NSOperation 对象中。
- 创建队列：创建 NSOperationQueue 对象。
- 将操作加入到队列中：将 NSOperation 对象添加到 NSOperationQueue 对象中。
之后呢，系统就会自动将 NSOperationQueue 中的 NSOperation 取出来，在新线程中执行操作。
下面我们来学习下 NSOperation 和 NSOperationQueue 的基本使用。
4. NSOperation 和 NSOperationQueue 基本使用
4.1 创建操作
NSOperation 是个抽象类，不能用来封装操作。我们只有使用它的子类来封装操作。我们有三种方式来封装操作。
- 使用子类 NSInvocationOperation
- 使用子类 NSBlockOperation
- 自定义继承自 NSOperation 的子类，通过实现内部相应的方法来封装操作。
在不使用 NSOperationQueue，单独使用 NSOperation 的情况下系统同步执行操作，下面我们学习以下操作的三种创建方式。
4.1.1 使用子类 NSInvocationOperation
/**
* 使用子类 NSInvocationOperation
*/
- (void)useInvocationOperation {
// 1.创建 NSInvocationOperation 对象
NSInvocationOperation *op = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
// 2.调用 start 方法开始执行操作
[op start];
}
/**
* 任务1
*/
- (void)task1 {
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}输出结果：
- 可以看到：在没有使用 NSOperationQueue、在主线程中单独使用使用子类 NSInvocationOperation 执行一个操作的情况下，操作是在当前线程执行的，并没有开启新线程。
如果在其他线程中执行操作，则打印结果为其他线程。
// 在其他线程使用子类 NSInvocationOperation [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(useInvocationOperation) toTarget:self withObject:nil];
输出结果：
- 可以看到：在其他线程中单独使用子类 NSInvocationOperation，操作是在当前调用的其他线程执行的，并没有开启新线程。
下边再来看看 NSBlockOperation。
4.1.2 使用子类 NSBlockOperation
/**
* 使用子类 NSBlockOperation
*/
- (void)useBlockOperation {
// 1.创建 NSBlockOperation 对象
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 2.调用 start 方法开始执行操作
[op start];
}输出结果：
- 可以看到：在没有使用 NSOperationQueue、在主线程中单独使用 NSBlockOperation 执行一个操作的情况下，操作是在当前线程执行的，并没有开启新线程。
注意：和上边 NSInvocationOperation 使用一样。因为代码是在主线程中调用的，所以打印结果为主线程。如果在其他线程中执行操作，则打印结果为其他线程。
但是，NSBlockOperation 还提供了一个方法 addExecutionBlock:，通过 addExecutionBlock: 就可以为 NSBlockOperation 添加额外的操作。这些操作（包括 blockOperationWithBlock 中的操作）可以在不同的线程中同时（并发）执行。只有当所有相关的操作已经完成执行时，才视为完成。
如果添加的操作多的话， blockOperationWithBlock: 中的操作也可能会在其他线程（非当前线程）中执行，这是由系统决定的，并不是说添加到 blockOperationWithBlock: 中的操作一定会在当前线程中执行。（可以使用 addExecutionBlock: 多添加几个操作试试）。
/**
* 使用子类 NSBlockOperation
* 调用方法 AddExecutionBlock:
*/
- (void)useBlockOperationAddExecutionBlock {
// 1.创建 NSBlockOperation 对象
NSBlockOperation *op = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 2.添加额外的操作
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"5---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"6---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"7---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"8---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 3.调用 start 方法开始执行操作
[op start];
}输出结果：
- 可以看出：使用子类
NSBlockOperation，并调用方法addExecutionBlock:的情况下，blockOperationWithBlock:方法中的操作 和addExecutionBlock:中的操作是在不同的线程中异步执行的。而且，这次执行结果中blockOperationWithBlock:方法中的操作也不是在当前线程（主线程）中执行的。从而印证了blockOperationWithBlock:中的操作也可能会在其他线程（非当前线程）中执行。
一般情况下，如果一个 NSBlockOperation 对象封装了多个操作。NSBlockOperation 是否开启新线程，取决于操作的个数。如果添加的操作的个数多，就会自动开启新线程。当然开启的线程数是由系统来决定的。
4.1.3 使用自定义继承自 NSOperation 的子类
如果使用子类 NSInvocationOperation、NSBlockOperation 不能满足日常需求，我们可以使用自定义继承自 NSOperation 的子类。可以通过重写 main 或者 start 方法 来定义自己的 NSOperation 对象。重写main方法比较简单，我们不需要管理操作的状态属性 isExecuting 和 isFinished。当 main 执行完返回的时候，这个操作就结束了。
先定义一个继承自 NSOperation 的子类，重写main方法。
// YSCOperation.h 文件
#import <Foundation/Foundation.h>
@interface YSCOperation : NSOperation
@end
// YSCOperation.m 文件
#import "YSCOperation.h"
@implementation YSCOperation
- (void)main {
if (!self.isCancelled) {
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2];
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]);
}
}
}
@end然后使用的时候导入头文件YSCOperation.h。
/**
* 使用自定义继承自 NSOperation 的子类
*/
- (void)useCustomOperation {
// 1.创建 YSCOperation 对象
YSCOperation *op = [[YSCOperation alloc] init];
// 2.调用 start 方法开始执行操作
[op start];
}输出结果：
- 可以看出：在没有使用 NSOperationQueue、在主线程单独使用自定义继承自 NSOperation 的子类的情况下，是在主线程执行操作，并没有开启新线程。
下边我们来讲讲 NSOperationQueue 的创建。
4.2 创建队列
NSOperationQueue 一共有两种队列：主队列、自定义队列。其中自定义队列同时包含了串行、并发功能。下边是主队列、自定义队列的基本创建方法和特点。
主队列
- 凡是添加到主队列中的操作，都会放到主线程中执行。
// 主队列获取方法 NSOperationQueue *queue = [NSOperationQueue mainQueue];
自定义队列（非主队列）
- 添加到这种队列中的操作，就会自动放到子线程中执行。
- 同时包含了：串行、并发功能。
// 自定义队列创建方法 NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
4.3 将操作加入到队列中
上边我们说到 NSOperation 需要配合 NSOperationQueue 来实现多线程。
那么我们需要将创建好的操作加入到队列中去。总共有两种方法：
- (void)addOperation:(NSOperation *)op;- 需要先创建操作，再将创建好的操作加入到创建好的队列中去。
/**
* 使用 addOperation: 将操作加入到操作队列中
*/
- (void)addOperationToQueue {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.创建操作
// 使用 NSInvocationOperation 创建操作1
NSInvocationOperation *op1 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task1) object:nil];
// 使用 NSInvocationOperation 创建操作2
NSInvocationOperation *op2 = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(task2) object:nil];
// 使用 NSBlockOperation 创建操作3
NSBlockOperation *op3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[op3 addExecutionBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 3.使用 addOperation: 添加所有操作到队列中
[queue addOperation:op1]; // [op1 start]
[queue addOperation:op2]; // [op2 start]
[queue addOperation:op3]; // [op3 start]
}输出结果：
- 可以看出：使用 NSOperation 子类创建操作，并使用
addOperation:将操作加入到操作队列后能够开启新线程，进行并发执行。
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;- 无需先创建操作，在 block 中添加操作，直接将包含操作的 block 加入到队列中。
/**
* 使用 addOperationWithBlock: 将操作加入到操作队列中
*/
- (void)addOperationWithBlockToQueue {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.使用 addOperationWithBlock: 添加操作到队列中
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}输出结果：
- 可以看出：使用 addOperationWithBlock: 将操作加入到操作队列后能够开启新线程，进行并发执行。
5. NSOperationQueue 控制串行执行、并发执行
之前我们说过，NSOperationQueue 创建的自定义队列同时具有串行、并发功能，上边我们演示了并发功能，那么他的串行功能是如何实现的？
这里有个关键属性 maxConcurrentOperationCount ，叫做最大并发操作数。用来控制一个特定队列中可以有多少个操作同时参与并发执行。
注意：这里 maxConcurrentOperationCount 控制的不是并发线程的数量，而是一个队列中同时能并发执行的最大操作数。而且一个操作也并非只能在一个线程中运行。最大并发操作数：
maxConcurrentOperationCountmaxConcurrentOperationCount默认情况下为-1，表示不进行限制，可进行并发执行。maxConcurrentOperationCount为1时，队列为串行队列。只能串行执行。maxConcurrentOperationCount大于1时，队列为并发队列。操作并发执行，当然这个值不应超过系统限制，即使自己设置一个很大的值，系统也会自动调整为 min{自己设定的值，系统设定的默认最大值}。
/**
* 设置 MaxConcurrentOperationCount（最大并发操作数）
*/
- (void)setMaxConcurrentOperationCount {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.设置最大并发操作数
queue.maxConcurrentOperationCount = 1; // 串行队列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 2; // 并发队列
// queue.maxConcurrentOperationCount = 8; // 并发队列
// 3.添加操作
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
[queue addOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}- 最大并发操作数为1 输出结果：
- 最大并发操作数为2 输出结果：
- 可以看出：当最大并发操作数为1时，操作是按顺序串行执行的，并且一个操作完成之后，下一个操作才开始执行。当最大操作并发数为2时，操作是并发执行的，可以同时执行两个操作。而开启线程数量是由系统决定的，不需要我们来管理。
这样看来，是不是比 GCD 还要简单了许多？
6. NSOperation 操作依赖
NSOperation、NSOperationQueue 最吸引人的地方是它能添加操作之间的依赖关系。通过操作依赖，我们可以很方便的控制操作之间的执行先后顺序。NSOperation 提供了3个接口供我们管理和查看依赖。
- (void)addDependency:(NSOperation *)op;添加依赖，使当前操作依赖于操作 op 的完成。- (void)removeDependency:(NSOperation *)op;移除依赖，取消当前操作对操作 op 的依赖。@property (readonly, copy) NSArray<NSOperation *> *dependencies;在当前操作开始执行之前完成执行的所有操作对象数组。
当然，我们经常用到的还是添加依赖操作。现在考虑这样的需求，比如说有 A、B 两个操作，其中 A 执行完操作，B 才能执行操作。
如果使用依赖来处理的话，那么就需要让操作 B 依赖于操作 A。具体代码如下：
/**
* 操作依赖
* 使用方法：addDependency:
*/
- (void)addDependency {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
// 2.创建操作
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
// 3.添加依赖
[op2 addDependency:op1]; // 让op2 依赖于 op1，则先执行op1，在执行op2
// 4.添加操作到队列中
[queue addOperation:op1];
[queue addOperation:op2];
}输出结果：
- 可以看到：通过添加操作依赖，无论运行几次，其结果都是 op1 先执行，op2 后执行。
7. NSOperation 优先级
NSOperation 提供了queuePriority（优先级）属性，queuePriority属性适用于同一操作队列中的操作，不适用于不同操作队列中的操作。默认情况下，所有新创建的操作对象优先级都是NSOperationQueuePriorityNormal。但是我们可以通过setQueuePriority:方法来改变当前操作在同一队列中的执行优先级。
// 优先级的取值
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};上边我们说过：对于添加到队列中的操作，首先进入准备就绪的状态（就绪状态取决于操作之间的依赖关系），然后进入就绪状态的操作的开始执行顺序（非结束执行顺序）由操作之间相对的优先级决定（优先级是操作对象自身的属性）。
那么，什么样的操作才是进入就绪状态的操作呢？
- 当一个操作的所有依赖都已经完成时，操作对象通常会进入准备就绪状态，等待执行。
举个例子，现在有4个优先级都是 NSOperationQueuePriorityNormal（默认级别）的操作：op1，op2，op3，op4。其中 op3 依赖于 op2，op2 依赖于 op1，即 op3 -> op2 -> op1。现在将这4个操作添加到队列中并发执行。
- 因为 op1 和 op4 都没有需要依赖的操作，所以在 op1，op4 执行之前，就是处于准备就绪状态的操作。
- 而 op3 和 op2 都有依赖的操作（op3 依赖于 op2，op2 依赖于 op1），所以 op3 和 op2 都不是准备就绪状态下的操作。
理解了进入就绪状态的操作，那么我们就理解了queuePriority 属性的作用对象。
queuePriority属性决定了进入准备就绪状态下的操作之间的开始执行顺序。并且，优先级不能取代依赖关系。- 如果一个队列中既包含高优先级操作，又包含低优先级操作，并且两个操作都已经准备就绪，那么队列先执行高优先级操作。比如上例中，如果 op1 和 op4 是不同优先级的操作，那么就会先执行优先级高的操作。
- 如果，一个队列中既包含了准备就绪状态的操作，又包含了未准备就绪的操作，未准备就绪的操作优先级比准备就绪的操作优先级高。那么，虽然准备就绪的操作优先级低，也会优先执行。优先级不能取代依赖关系。如果要控制操作间的启动顺序，则必须使用依赖关系。
8. NSOperation、NSOperationQueue 线程间的通信
在 iOS 开发过程中，我们一般在主线程里边进行 UI 刷新，例如：点击、滚动、拖拽等事件。我们通常把一些耗时的操作放在其他线程，比如说图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时，需要回到主线程，那么就用到了线程之间的通讯。
/**
* 线程间通信
*/
- (void)communication {
// 1.创建队列
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
// 2.添加操作
[queue addOperationWithBlock:^{
// 异步进行耗时操作
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
// 回到主线程
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{
// 进行一些 UI 刷新等操作
for (int i = 0; i < 2; i++) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
}];
}];
}输出结果：
- 可以看到：通过线程间的通信，先在其他线程中执行操作，等操作执行完了之后再回到主线程执行主线程的相应操作。
9. NSOperation、NSOperationQueue 线程同步和线程安全
- 线程安全：如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作（更改变量），一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。
- 线程同步：可理解为线程 A 和 线程 B 一块配合，A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果，于是停下来，示意 B 运行；B 依言执行，再将结果给 A；A 再继续操作。
举个简单例子就是：两个人在一起聊天。两个人不能同时说话，避免听不清(操作冲突)。等一个人说完(一个线程结束操作)，另一个再说(另一个线程再开始操作)。
下面，我们模拟火车票售卖的方式，实现 NSOperation 线程安全和解决线程同步问题。
场景：总共有50张火车票，有两个售卖火车票的窗口，一个是北京火车票售卖窗口，另一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票，卖完为止。
9.1 NSOperation、NSOperationQueue 非线程安全
先来看看不考虑线程安全的代码：
/**
* 非线程安全：不使用 NSLock
* 初始化火车票数量、卖票窗口(非线程安全)、并开始卖票
*/
- (void)initTicketStatusNotSave {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
self.ticketSurplusCount = 50;
// 1.创建 queue1,queue1 代表北京火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 2.创建 queue2,queue2 代表上海火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 3.创建卖票操作 op1
__weak typeof(self) weakSelf = self;
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketNotSafe];
}];
// 4.创建卖票操作 op2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketNotSafe];
}];
// 5.添加操作，开始卖票
[queue1 addOperation:op1];
[queue2 addOperation:op2];
}
/**
* 售卖火车票(非线程安全)
*/
- (void)saleTicketNotSafe {
while (1) {
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
//如果还有票，继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
} else {
NSLog(@"所有火车票均已售完");
break;
}
}
}输出结果：
省略一部分结果图。。。
- 可以看到：在不考虑线程安全，不使用 NSLock 情况下，得到票数是错乱的，这样显然不符合我们的需求，所以我们需要考虑线程安全问题。
9.2 NSOperation、NSOperationQueue 非线程安全
线程安全解决方案：可以给线程加锁，在一个线程执行该操作的时候，不允许其他线程进行操作。iOS 实现线程加锁有很多种方式。@synchronized、 NSLock、NSRecursiveLock、NSCondition、NSConditionLock、pthread_mutex、dispatch_semaphore、OSSpinLock、atomic(property) set/ge等等各种方式。这里我们使用 NSLock 对象来解决线程同步问题。NSLock 对象可以通过进入锁时调用 lock 方法，解锁时调用 unlock 方法来保证线程安全。
考虑线程安全的代码：
/**
* 线程安全：使用 NSLock 加锁
* 初始化火车票数量、卖票窗口(线程安全)、并开始卖票
*/
- (void)initTicketStatusSave {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
self.ticketSurplusCount = 50;
self.lock = [[NSLock alloc] init]; // 初始化 NSLock 对象
// 1.创建 queue1,queue1 代表北京火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue1 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue1.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 2.创建 queue2,queue2 代表上海火车票售卖窗口
NSOperationQueue *queue2 = [[NSOperationQueue alloc] init];
queue2.maxConcurrentOperationCount = 1;
// 3.创建卖票操作 op1
__weak typeof(self) weakSelf = self;
NSBlockOperation *op1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketSafe];
}];
// 4.创建卖票操作 op2
NSBlockOperation *op2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
[weakSelf saleTicketSafe];
}];
// 5.添加操作，开始卖票
[queue1 addOperation:op1];
[queue2 addOperation:op2];
}
/**
* 售卖火车票(线程安全)
*/
- (void)saleTicketSafe {
while (1) {
// 加锁
[self.lock lock];
if (self.ticketSurplusCount > 0) {
//如果还有票，继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
}
// 解锁
[self.lock unlock];
if (self.ticketSurplusCount <= 0) {
NSLog(@"所有火车票均已售完");
break;
}
}
}输出结果：
省略一部分结果图。。。
- 可以看出：在考虑了线程安全，使用 NSLock 加锁、解锁机制的情况下，得到的票数是正确的，没有出现混乱的情况。我们也就解决了多个线程同步的问题。
10. NSOperation、NSOperationQueue 常用属性和方法归纳
10.1 NSOperation 常用属性和方法
取消操作方法
- (void)cancel;可取消操作，实质是标记 isCancelled 状态。
判断操作状态方法
- (BOOL)isFinished;判断操作是否已经结束。- (BOOL)isCancelled;判断操作是否已经标记为取消。- (BOOL)isExecuting;判断操作是否正在在运行。- (BOOL)isReady;判断操作是否处于准备就绪状态，这个值和操作的依赖关系相关。
操作同步
- (void)waitUntilFinished;阻塞当前线程，直到该操作结束。可用于线程执行顺序的同步。- (void)setCompletionBlock:(void (^)(void))block;completionBlock会在当前操作执行完毕时执行 completionBlock。- (void)addDependency:(NSOperation *)op;添加依赖，使当前操作依赖于操作 op 的完成。- (void)removeDependency:(NSOperation *)op;移除依赖，取消当前操作对操作 op 的依赖。@property (readonly, copy) NSArray<NSOperation *> *dependencies;在当前操作开始执行之前完成执行的所有操作对象数组。
10.2 NSOperationQueue 常用属性和方法
取消/暂停/恢复操作
- (void)cancelAllOperations;可以取消队列的所有操作。- (BOOL)isSuspended;判断队列是否处于暂停状态。 YES 为暂停状态，NO 为恢复状态。- (void)setSuspended:(BOOL)b;可设置操作的暂停和恢复，YES 代表暂停队列，NO 代表恢复队列。
操作同步
- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished;阻塞当前线程，直到队列中的操作全部执行完毕。
添加/获取操作`
- (void)addOperationWithBlock:(void (^)(void))block;向队列中添加一个 NSBlockOperation 类型操作对象。- (void)addOperations:(NSArray *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait;向队列中添加操作数组，wait 标志是否阻塞当前线程直到所有操作结束- (NSArray *)operations;当前在队列中的操作数组（某个操作执行结束后会自动从这个数组清除）。- (NSUInteger)operationCount;当前队列中的操作数。
获取队列
+ (id)currentQueue;获取当前队列，如果当前线程不是在 NSOperationQueue 上运行则返回 nil。+ (id)mainQueue;获取主队列。
注意：
- 这里的暂停和取消（包括操作的取消和队列的取消）并不代表可以将当前的操作立即取消，而是当当前的操作执行完毕之后不再执行新的操作。
- 暂停和取消的区别就在于：暂停操作之后还可以恢复操作，继续向下执行；而取消操作之后，所有的操作就清空了，无法再接着执行剩下的操作。
参考资料：