iOS实现多线程的方式主要有三种，分别是NSThread、NSOperation、GCD。对于其他更底层的方式，我们通常不会使用到，特别厉害的高手才会去使用最底层的API。我们这里一起来学习NSOperationQueue和NSOperation相关知识。
关于GCD方面的知识，如果感兴趣，可以到GCD深入浅出学习阅读，这篇文章是专门讲GCD的，知识点也是慢慢深入。
NSOperation封装了需要执行的操作和执行操作所需的数据，提供了并发或非并发操作，可以设置最大并发数，取消操作等。
iOS使用NSOperation的方式有两种：
直接使用系统提供的两个子类：NSInvocationOperation和NSBlockOperation
继承于NSOperation，自定义操作
我们日常在项目中，通常使用Operation使用自定义方式比较多，对于我个人而言，一直都是使用自定义的。比较做上传、下载功能，都会自定义Operation。
注意：大家都说NSOperation是抽象类，这里所说的抽象类不是真正的抽象类，不像C++那种纯虚函数，不能实例化。在Ojbective-C中是没有纯虚函数的，因此它是可以实例化的。只是由于没有提供任务接口，因此实例化了也没有意义，像下面这样直接使用是没有意义的：
NSOperation *op = [[NSOperation alloc] init];
注意：我们不能直接使用NSOperation这个类，这个类相当于一个抽象类，不能直接实例化NSOperation来使用，可以直接使用系统提供的NSInvocationOperation和NSBlockOperation，也可以自定义opration。
下面简单说明NSOperation所提供的一些操作。
NSOperation提供了start方法开启任务执行操作，NSOperation对象默认按同步方式执行,也就是在调用start方法的那个线程中直接执行。
if (!operation.isExecuting) {
[operation start];
}但是，当我们使用NSOperationQueue时，将operation添加到queue中，任务会自动开启，任务会在异步线程去执行任务。
NSOperation提供的isConcurrent可判断是否是并发。isConcurrent默认值为NO,表示操作与调用线程同步执行。不过这个方法在7.0之后就被废弃了，改成使用isAsynchronous判断了。
if ([UIDevice currentDevice].systemVersion.intValue >= 7.0) {
if (operation.isAsynchronous) {
NSLog(@"异步");
} else {
NSLog(@"同步");
}
} else {
if (operation.isConcurrent) {
NSLog(@"异步");
} else {
NSLog(@"同步");
}
}NSOperation提供了isExecuting，可判断任务是否正在执行中：
if (!operation.isExecuting) {
[operation start];
}NSOperation提供了isReady方法来获取任务是否已经为执行准备好：
if (!operation.isReady) {
[operation start];
}NSOperation提供了isFinished，可判断任务是否已经执行完成：
if (operation.isFinished) {
NSLog(@"finished");
}NSOperation提供了isCancelled，可判断任务是否已经执行完成，而要取消任务，可调用cancel方法：
if (!operation.isCancelled) {
[operation cancel];
}如果我们想在一个NSOperation执行完毕后做一些事情，可以调用NSOperation的completionBlock属性来设置在任务完成以后我们还想做的事情。
我们可以通过这种点语法设置：
operation.completionBlock = ^() {
NSLog(@"任务执行完毕");
};也可以通过中括号方式设置：
[operation setCompletionBlock:^{
NSLog(@"任务执行完毕");
}];如下，NSOperation为我们提供了在NSOperationQueue调度队列中任务的优先级设置。
typedef NS_ENUM(NSInteger, NSOperationQueuePriority) {
NSOperationQueuePriorityVeryLow = -8L,
NSOperationQueuePriorityLow = -4L,
NSOperationQueuePriorityNormal = 0,
NSOperationQueuePriorityHigh = 4,
NSOperationQueuePriorityVeryHigh = 8
};
@property NSOperationQueuePriority queuePriority;NSInvocationOperation是继承于NSOperation，提供创建任务的方式是通过selector：
- (nullable instancetype)initWithTarget:(id)target selector:(SEL)sel object:(nullable id)arg; - (instancetype)initWithInvocation:(NSInvocation *)inv NS_DESIGNATED_INITIALIZER;
对于第二个初始化方法已经被废弃了，第二个初始化方法是通过运行时的方式来添加任务的，操作起来比较复杂。第一种就是很普通的方式，是很常见的target-action设计模式：
NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(updateUI) object:nil]; // 开始执行任务(同步执行) [operation start];
调用start方法是同步执行的。如果要异步执行，可以放到NSOperationQueue队列中，它就相当于一个线程池，而且任务一旦放进去，就会按照FIFO的原则严格执行任务。任务放到线程池中后，是否会马上执行，是根据当前所设置的并发数量决定的，若当前并发量已达到设置的最大并发量，就会进入排队状态。
看看我们下载一个图片：
- (void)test1 {
NSInvocationOperation *operation = [[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self
selector:@selector(downloadImage:)
object:@"图片的URL"];
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
[queue addOperation:operation];
}
- (void)downloadImage:(NSString *)url {
NSURL *nsUrl = [NSURL URLWithString:url];
NSData *data = [[NSData alloc] initWithContentsOfURL:nsUrl];
UIImage *image = [[UIImage alloc] initWithData:data];
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.imageView.image = image;
});
}我们需要注意，最后在更新UI的时候，一定要回到主线程，否则UI效果不会马上变化。当然，我们也可以使用别的方式回到主线程更新UI：
[self performSelectorOnMainThread:@selector(updateUI:) withObject:image waitUntilDone:YES];
- (void)updateUI:(UIImage *) image{
self.imageView.image = image;
}TIP：我们说在当前线程同步执行任务，并不意味着当前线程是主线程。
NSBlockOperation是直接继承于NSOperation的子类，它能够并发地执行一个或多个block对象，所有的block都执行完之后，操作才算真正完成。
NSBlockOperation任务都是block任务，操作起来比较简洁一些：
NSBlockOperation *operation = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^(){
NSLog(@"这是第一个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",
[NSThread currentThread],
[NSThread isMainThread],
[operation isAsynchronous]);
}];
__weak typeof(operation) weakOperation = operation;
[operation addExecutionBlock:^() {
NSLog(@"这是第二个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",
[NSThread currentThread],
[NSThread isMainThread],
[weakOperation isAsynchronous]);
}];
[operation addExecutionBlock:^() {
NSLog(@"这是第三个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",
[NSThread currentThread],
[NSThread isMainThread],
[weakOperation isAsynchronous]);
}];
[operation addExecutionBlock:^() {
NSLog(@"这是第四个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d，isAync: %d",
[NSThread currentThread],
[NSThread isMainThread],
[weakOperation isAsynchronous]);
}];
// 开始执行任务
[operation start]看看打印结果：
2015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307632] 这是第一个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369e02c30>{number = 1, name = main}执行，isMainThread: 1，isAync: 0
2015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307797] 这是第二个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369ca8880>{number = 2, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0
2015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307809] 这是第三个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369ca92b0>{number = 3, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0
2015-11-24 17:15:49.489 TestGCD[42401:3307798] 这是第四个任务在线程：<NSThread: 0x7fb369f2acd0>{number = 4, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0由此，我们可以看到第一个任务在主线程执行，第二、三、四个任务都是其它子线程完成的。这四个任务都是同步执行的。其中的number代表线程的id。
当我们把[operation start]这行改成这样：
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init]; [queue addOperation:operation]; [queue setMaxConcurrentOperationCount:2];
其打印结果如下：
2015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316054] 这是第三个任务在线程：<NSThread: 0x7f9000744750>{number = 4, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0
2015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316053] 这是第一个任务在线程：<NSThread: 0x7f900061b6f0>{number = 2, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0
2015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316055] 这是第二个任务在线程：<NSThread: 0x7f90006183b0>{number = 3, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0
2015-11-24 17:22:26.206 TestGCD[42558:3316062] 这是第四个任务在线程：<NSThread: 0x7f9000609680>{number = 5, name = (null)}执行，isMainThread: 0，isAync: 0由于我们设置了最大并发数量为2，因此同时能执行的任务数量最多两个。而这四个任务都不是在主线程执行的，全部放到子线程中执行了。我们发现isAync都为0，也就是说operation的isAsynchronous方法返回都是NO，也就是说任务都是在子线程中同步地执行。
注意：并发与异步不是同一个概念
要异步执行，可以这样：
[operation addExecutionBlock:^() {
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
NSLog(@"这是第四个任务在线程：%@执行，isMainThread: %d",
[NSThread currentThread],
[NSThread isMainThread]);
});
}];如果NSInvocationOperation和NSBlockOperation不能满足需求, 我们可以直接继承NSOperation, 并添加额外的功能。继承所需的工作量主要取决于你要实现异步还是同步执行任务的NSOperation。定义同步的NSOperation要简单许多,只需要重载-main这个方法，在这个方法里面执行主任务,并正确地响应取消事件; 对于异步NSOperation, 必须重写NSOperation的多个基本方法进行实现（main、start）。
对于自定义异步任务，我们并不要求main方法。对于start方法，也没有要求必须重写，但是当我们重写start方法时，就需要重写其他方法，处理KVO，才能保证让任务完成后，NSOperationQueue自动将此任务退队，否则永远不会退队！事实上，我们通常都会重写start方法，因为我们在开始启动任务之前，都需要做很多事情。
使用自己定义的同步operation，需要继承自NSOperation，并实现必要的方法：isFinished，isExecuting，main等，并实现KVO机制
如果不想让你自定义的operation与其他operation进行异步操作,你可以手动开始（调用start方法），并且在operation的start方法里面简单的调用main方法。
如果要自定义operation,需要继承资NSOperation。并且重载isExecuting方法和isFinished方法。在这两个方法中,必须返回一个线程安全值（BOOL值）,这个值可以在 operation中进行操作。
一旦你的 operation 开始了,必须通过 KVO,告诉所有的监听者,现在该operation的执行状态。
在 operation 的 main 方法里面,必须提供 autorelease pool,因为你的 operation 完成后需要销毁。
自定义同步NSOperation，只需要重写main方法即可。我们定义一个图片下载类来说明如何自定义非并发的NSOperation：
typedef void(^HYBDownloadReponse)(UIImage *image); /*! * @author 黄仪标, 15-11-24 22:11:50 * * 下载operation */ @interface DownloadOperation : NSOperation @property (nonatomic, copy) NSString *url; @property (nonatomic, copy) HYBDownloadReponse responseBlock; - (instancetype)initWithUrl:(NSString *)url completion:(HYBDownloadReponse)completion; @end
下面看看实现方法怎么实现的，关键点在于-main方法：
//
// DownloadOperation.m
// TestGCD
//
// Created by huangyibiao on 15/11/24.
// Copyright © 2015年 huangyibiao. All rights reserved.
//
#import "DownloadOperation.h"
@interface DownloadOperation () {
BOOL _isFinished;
BOOL _isExecuting;
}
@end
@implementation DownloadOperation
- (instancetype)initWithUrl:(NSString *)url completion:(HYBDownloadReponse)completion {
if (self = [super init]) {
self.url = url;
self.responseBlock = completion;
}
return self;
}
// 必须重写这个主方法
- (void)main {
// 新建一个自动释放池，如果是异步执行操作，那么将无法访问到主线程的自动释放池
@autoreleasepool {
// 提供一个变量标识，来表示我们需要执行的操作是否完成了，当然，没开始执行之前，为NO
BOOL taskIsFinished = NO;
UIImage *image = nil;
// while 保证：只有当没有执行完成和没有被取消，才执行我们自定义的相应操作
while (taskIsFinished == NO && [self isCancelled] == NO){
// 获取图片数据
NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.url];
NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
image = [UIImage imageWithData:imageData];
NSLog(@"Current Thread = %@", [NSThread currentThread]);
// 这里，设置我们相应的操作都已经完成，后面就是要通知KVO我们的操作完成了。
taskIsFinished = YES;
}
// KVO 生成通知，告诉其他线程，该operation 执行完了
[self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
[self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
_isFinished = YES;
_isExecuting = NO;
[self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
[self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
if (self.responseBlock) {
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.responseBlock(image);
});
}
}
}
- (void)start {
// 如果我们取消了在开始之前，我们就立即返回并生成所需的KVO通知
if ([self isCancelled]){
// 我们取消了该 operation，那么就要告诉KVO，该operation已经执行完成（isFinished）
// 这样，调用的队列（或者线程）会继续执行。
[self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
_isFinished = NO;
[self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
} else {
// 没有取消，那就要告诉KVO，该队列开始执行了（isExecuting）！那么，就会调用main方法，进行同步执行。
[self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
_isExecuting = YES;
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(main) toTarget:self withObject:nil];
[self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
}
}
- (BOOL)isExecuting {
return _isExecuting;
}
- (BOOL)isFinished {
return _isFinished;
}
@end我们测试一下：
DownloadOperation *operation = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {
// self.imageView.image = image;
}];
DownloadOperation *operation1 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {
// self.imageView1.image = image;
}];
DownloadOperation *operation2 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {
// self.imageView2.image = image;
}];
DownloadOperation *operation3 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {
// self.imageView3.image = image;
}];
DownloadOperation *operation4 = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {
// self.imageView4.image = image;
}];
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
[queue addOperation:operation];
[queue addOperation:operation1];
[queue addOperation:operation2];
[queue addOperation:operation3];
[queue addOperation:operation4];
[queue setMaxConcurrentOperationCount:2];打印结果：
2016-03-14 16:15:18.777 DataAgorithmDemos[6390:408581] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c96a23d0>{number = 3, name = (null)}
2016-03-14 16:15:19.055 DataAgorithmDemos[6390:408668] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c972fa90>{number = 4, name = (null)}
2016-03-14 16:15:19.287 DataAgorithmDemos[6390:408669] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c941f3d0>{number = 5, name = (null)}
2016-03-14 16:15:19.441 DataAgorithmDemos[6390:408579] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c95472a0>{number = 6, name = (null)}
2016-03-14 16:15:19.520 DataAgorithmDemos[6390:408580] Current Thread = <NSThread: 0x7ff6c9519090>{number = 7, name = (null)}但是当我们不是放在queue中，而是手动start，并且任务此时会在主线程中同步执行任务：
DownloadOperation *operation = [[DownloadOperation alloc] initWithUrl:@"https://mmbiz.qlogo.cn/mmbiz/sia5QxFVcFD0wkCgnmf6DVxI6fVewNS8rhtZb71v2DMpDy8jIdtviaetzicwQzTEoKKyHAN96Beibk2G61tZpezQ0Q/0?wx_fmt=png" completion:^(UIImage *image) {
// self.imageView.image = image;
}];
[operation start];
// 打印结果：
// 2016-03-14 16:18:30.146 DataAgorithmDemos[6427:413473] Current Thread = <NSThread: 0x7fb3434052f0>{number = 1, name = main}头文件与同步的声明一样。下面是实现文件部分：
//
// DownloadOperation.m
// DataAgorithmDemos
//
// Created by huangyibiao on 16/3/14.
// Copyright © 2016年 huangyibiao. All rights reserved.
//
#import "DownloadOperation.h"
@interface DownloadOperation () {
@private BOOL _isFinished;
@private BOOL _isExecuting;
}
@end
@implementation DownloadOperation
- (instancetype)initWithUrl:(NSString *)url completion:(HYBDownloadReponse)completion {
if (self = [super init]) {
self.url = url;
self.responseBlock = completion;
}
return self;
}
// 必须重写这个主方法
- (void)main {
// 新建一个自动释放池，如果是异步执行操作，那么将无法访问到主线程的自动释放池
@autoreleasepool {
UIImage *image = nil;
if (!self.isCancelled) {
// 获取图片数据
NSURL *url = [NSURL URLWithString:self.url];
NSData *imageData = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
image = [UIImage imageWithData:imageData];
}
NSLog(@"currentThread: %@", [NSThread currentThread]);
// 被取消，也可能发生在转换的地方
if (self.isCancelled) {
image = nil;
}
if (![self isCancelled] && self.responseBlock) {
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
self.responseBlock(image);
});
}
}
}
// 与自定义同步NSOperation不同的是，必须要实现下面的方法
#if __IPHONE_OS_VERSION_MAX_ALLOWED < __IPHONE_7_0
- (BOOL)isConcurrent {
return YES;
}
#else
- (BOOL)isAsynchronous {
return YES;
}
#endif
@end打印结果，说明任务都是在子线程异步执行任务：
2016-03-14 15:58:02.610 DataAgorithmDemos[6154:386771] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83c9c2c0>{number = 3, name = (null)}
2016-03-14 15:58:02.612 DataAgorithmDemos[6154:386769] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83ca01b0>{number = 4, name = (null)}
2016-03-14 15:58:02.612 DataAgorithmDemos[6154:386824] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83d24eb0>{number = 5, name = (null)}
2016-03-14 15:58:04.210 DataAgorithmDemos[6154:386837] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83ca0b30>{number = 6, name = (null)}
2016-03-14 15:58:11.693 DataAgorithmDemos[6154:386768] currentThread: <NSThread: 0x7fbc83d1a650>{number = 7, name = (null)}当我们需要实现上传、下载功能时，我们需要控制并发量，因此需要通过NSOperationQueue，然后通过NSURLSession生成任务，而任务都放到自定义的UploadOperation中，代理交给单例对象。
这时候我们必须自定义operation，继承于NSOperation，来看看过去某项目中自定义的头文件：
@interface HYBUploadVideoOperation : NSOperation // The data model for each task, @property (nonatomic, weak) HYBUploadVideoModel *model; // Set the delegate, and you can get callback. @property (nonatomic, weak) id<HYBUploadVideoOperationDelegate> delegate; // We need a session object, passed outside. We design that a session // will hold on a lot of tasks. - (instancetype)initWithSession:(NSURLSession *)session model:(HYBUploadVideoModel *)model; - (NSURLSessionUploadTask *)uploadingTask; - (void)start; - (void)pause; // Cancel task and clean local file that corresponding to the uploading task. - (void)clean:(BOOL)removeLocalFile; - (void)cancel; /** * 上传完成后，应该回调此API，以标识完成，从而才能自动退队 */ - (void)resetWhenFinished; @end
要更深入了解，关键还是自己去实践方能明白！不过这已经算很高级的部分了，自己研究研究再参考参考，相信也是可以折腾出来的！
由于这方面的知识理解的深度不够，后面还会不断更新。希望大家多多交流，一起学习多线程方面的知识!
本次更新，主要是修正部分曾经理解有误的地方，同时新增一些知识点！
参考【苹果官方英文文档】
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