iOS面试题(多线程篇)

1、进程和线程的区别？

（1）进程是个静态的容器，可以理解为正在执行的应用程序实例，它里面容纳了很多个线程，线程则是一系列方法的线性执行路径（CPU调度的基本单位）。

（2）进程拥有独立的资源空间（资源分配基本单位），共享起来比较复杂，常使用IPC方式进行同步，同步起来简单，线程间共享所属进程空间，资源共享简单但同步复杂，常使用加锁等方式进行同步。

（3）进程崩溃不会影响其他进程，一个线程崩溃则会导致整个进程崩溃

2、iOS中多线程有几种实现方式？分别有什么区别？

（1）pthread(POSIX Threads)：一套C语言编写的跨平台多线程API，使用难度大，需要手动管理线程生命周期。

（2）NSThread：面向对象操作线程，使用相对简单，需要手动管理线程生命周期。

（3）GCD：苹果多核编程解决方案，使用起来非常方便。需要自己实现如：限制并发数，任务间的依赖等功能。自动管理线程生命周期。

（4）NSOperation：基于GCD的封装，面向对象操作线程，提供了比GCD更丰富的API：限制最大并发数，设置任务依赖关系。但是它不能直接使用，因为它是一个抽象类，可以继承它或者使用系统定义NSInvocationOperation或NSBlockOperation。自动管理线程生命周期。

3、NSOperationQueue和GCD有什么区别？

(1) GCD底层是C语言构成的API。NSOperationQueue及相关对象是Objc对象。在GCD中，在队列中执行的是由block构成的任务，这是一个轻量级的数据结构。而NSOperation作为一个对象，为我们提供了更多的选择。

(2) 在NSOperationQueue中，取消任务非常方便，而GCD没法停止已经加入queue的block。

(3) NSOperation能够方便的设置依赖关系，还能设置NSOperation的priority优先级，能够使同一个并行队列中的任务区分先后地执行。在GCD中，我们只能区分不同任务队列的优先级，如果要区分block任务优先级也需要大量复杂代码。

NSOperationQueue还可以设置最大并发数，GCD则需要自己实现。

（4）NSOperation任务状态属性支持KVO，可以通过KVO来监听operation的就绪、取消、执行中、执行完成等状态。GCD则无法判断当前任务执行状态。

4、iOS中线程间如何通信？

线程间通信主要是线程间的同步：

（1）GCD：dispatch_group_t、dispatch_barrier、dispatch_semaphore

（2）NSOperationQueue：任务间添加依赖关系控制同步

（3）线程锁：NSLock、NSRecursiveLock等

涉及到线程异步数据传递：

（1）Mach port：NSMachPort结合RunLoop实现

• 创建NSMachPort对象并设置代理

• 将NSMachPort对象添加到RunLoop中

• 实现NSMachPortDelegate方法

• 创建一个新线程，在新的线程中调用之前创建的NSMachPort对象，往对应的RunLoop发送消息

（2）NSObject 对象相关API：

performSelector: onThread: withObject:waitUntilDone:modes:performSelectorOnMainThread:withObject:waitUntilDone:modes:......

5、iOS中线程有哪几种状态？

新建、就绪、运行、阻塞、死亡

At the application level, all threads behave in essentially the same way as on other platforms. After starting a thread, the thread runs in one of three main states: running, ready, or blocked.Ifathreadisnotcurrentlyrunning,itiseitherblockedandwaitingforinputoritisreadytorunbutnotscheduledtodosoyet.Thethreadcontinuesmovingbackandforthamongthesestatesuntilitfinallyexitsandmovestotheterminatedstate.

6、主队列一定在主线程执行吗？

主队列一定在主线程执行，但主线程执行的任务不一定都是主队列的任务。

在SDWebImage中有下面这么一段宏定义，它就是为了保证任务始终在主队列中执行。

#ifndef dispatch_main_async_safe#define dispatch_main_async_safe(block)\    if (dispatch_queue_get_label(DISPATCH_CURRENT_QUEUE_LABEL) == dispatch_queue_get_label(dispatch_get_main_queue())) {\        block();\    } else {\        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), block);\    }#endif

7、什么场景下会出现死锁？

同步+串行（主线程）

场景一：同步+主队列[self task1];dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{[self task2];    NSLog(@"同步线程执行主队列任务");});[self task3];
（1）执行task1（2）阻塞同步线程，把task2加入到主队列的队尾（3）task3需要等待task2执行完成后执行，但是此时task2又排在task3后面，所以造成了死锁
场景二：异步串行队列嵌套同步串行队列
dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create("com.bg.sQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);[self task1];dispatch_async(myQueue, ^{   [self task2];   dispatch_sync(myQueue, ^{   [self task3];   });   [self task4];});[self task5];
（1）执行task1（2）执行task5（3）执行task2（4）阻塞同步线程，把task3加入到队列myQueue的队尾（5）task4需要等待task3执行完成后执行，但是此时task3又排在task4后面，所以造成了死锁
场景三：信号量阻塞主线程
dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{    dispatch_semaphore_signal(sem);    NSLog(@"the sem +1");});dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER);NSLog(@"the sem -1");
主线程中dispatch_semaphore_wait一直等着dispatch_semaphore_signal改变信号量（+1操作），但是dispatch_semaphore_wait却阻塞了主线程导致dispatch_semaphore_signal无法执行，从而造成了死锁。

8、多线程中dispatch_barrier_async为什么不能用全局队列？

dispatch_barrier_async必须用自定义的DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT队列，如果使用全局队列或同步队列，则起不到栅栏函数的作用，相当于dispatch_async。

9、这段代码会有什么问题：

for (int i = 0; i < 100000; i++) {     NSString *queueN = [NSString stringWithFormat:@"c%dqueue", i];     dispatch_queue_t cQueue = dispatch_queue_create(queueN.UTF8String, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);     dispatch_async(cQueue, ^{            NSLog(@"the queue = %s", dispatch_queue_get_label(cQueue));        });}

上述代码会一下子创建很多线程，造成线程爆炸。类似这种多线程循环执行任务场景，可以使用dispatch_apply来实现。因为dispatch_apply的线程全部由GCD管理，从而避免了手动创建线程爆炸问题。

//解决线程爆炸方案dispatch_queue_tqueue=dispatch_queue_create("xxQueue",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_apply(100000, queue, ^(size_t t) {        NSLog(@"the current thread = %@, t = %ld", NSThread.currentThread, t);});

10、GCD的任务能取消吗？

（1）iOS8以后，使用dispatch_block_create创建的block任务，可以通过dispatch_block_cancel来取消。

（2）一般我们会直接使用dispatch_async这种函数直接添加任务，面对这种没有使用dispatch_block_create创建block任务的场景，则可以自定义一个全局的BOOL值变量，然后在block中通过该值来判断是否要继续执行当前任务。

11、如何实现一个常驻线程？（线程保活）

可参照 AFNetworking2 的源码（基于NSURLConnection，需要在后台接收并处理代理回调），实现一个常驻线程：

+ (void)networkRequestThreadEntryPoint:(id)__unused object {    @autoreleasepool {        [[NSThread currentThread] setName:@"AFNetworking"];
        NSRunLoop *runLoop = [NSRunLoop currentRunLoop];        [runLoop addPort:[NSMachPort port] forMode:NSDefaultRunLoopMode];        [runLoop run];    }}
+ (NSThread *)networkRequestThread {    static NSThread *_networkRequestThread = nil;    static dispatch_once_t oncePredicate;    dispatch_once(&oncePredicate, ^{        _networkRequestThread = [[NSThread alloc] initWithTarget:self selector:@selector(networkRequestThreadEntryPoint:) object:nil];        [_networkRequestThread start];});    return _networkRequestThread;}

实现一个常驻线程需要注意以下几个要点：

（1）线程开启后，任务执行完成，线程就销毁了，所以实现常驻线程就需要它一直运行（RunLoop），线程和RunLoop是一一对应的关系，主线程默认开启RunLoop，子线程需要手动开启RunLoop。

（2）RunLoop启动前必须保证有输入源（Source/Observer/Timer），所以这里在执行[runLoop run]方法之前添加了NSMachPort对象，用来保证RunLoop不退出。

（3）[runLoop run]方法会开启一个无限循环来处理输入源的数据，就算从RunLoop中手动移除所有已知的输入源和计时器，仍不能保证RunLoop循环会退出，如果你需要终止RunLoop，你就不应该直接使用 run 方法。不过我们可以直接使用runMode:beforeDate:方法。它只会运行一次循环，可以通过自定义变量来控制是否需要运行或终止。

如 ReactiveObjC 源码所示：

do {[NSRunLoop.mainRunLoop runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate dateWithTimeIntervalSinceNow:0.1]];} while (!done);

12、如何解决多线程安全问题？NSLock是什么锁？

多线程安全问题可以通过加锁来解决，下面是常见锁的类型：

互斥锁：@synchronized、NSLock、pthread_mutex实现

递归锁：NSRecursiveLock

信号量：dispatch_semaphore_t

条件锁：NSCondition、NSConditionLock

自旋锁：OSSpinLock：存在优先级反转的问题，目前已经弃用，使用os_unfair_lock（互斥锁）代替

根据objc源码可知 atomic老版本实现是自旋锁（spin_lock_t），新版实现是互斥锁（os_unfair_lock）

如果对性能要求高，可以优先使用信号量。

13、自旋锁和互斥锁有什么区别？

自旋锁，线程会一直处于忙等状态，需消耗CPU资源

互斥锁，线程会挂起处于休眠状态，不会消耗CPU资源

14、如何用GCD实现任务间的依赖？

15、如何用GCD去设计控制最大并发数的实现？

16、如果需要同时开启3个线程，并按顺序执行任务，使用GCD如何实现？

更多答案，请点击“”。

参考资料：

• 线程编程指引：

  https://developer.apple.com/library/archive/documentation/Cocoa/Conceptual/Multithreading/AboutThreads/AboutThreads.html#//apple_ref/doc/uid/10000057i-CH6-SW2

• SDWebImage：https://github.com/SDWebImage/SDWebImage

• AFNetworking：https://github.com/AFNetworking/AFNetworking

• ReactiveObjC：https://github.com/ReactiveCocoa/ReactiveObjC