iOS面试-与面试官盘NSOperation、NSOperationQueue
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];
- 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];
}
- 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];
}
/**
* 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];
}
- 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
/**
* 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];
}
- 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（注：不包括操作使用addExecutionBlock:添加的额外操作，额外操作可能在其他线程执）。
// 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]
}
- 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
}
}];
}
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