一，進程和線程

1，進程

定義：

• 進程是指在系統中正在運行的一個應用程序
• 每個進程之間是獨立的，每個進程均運行在其專有的且受保護的內存
• 進程是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位

補充：iOS系統是相對封閉的系統，App在各自的沙盒中運行，每個APP都只能讀取系統為該應用程序創建的文件夾AppData下的內容，不能隨意跨域自己的沙盒去訪問別的App沙盒中的內容。也就是說iOS是單線程的，一個App就是一個進程。

特點：

• 獨立性：是系統獨立存在的實體，擁有自己獨立的資源，有自己私有的地址空間。在沒有經過進程本身的允許的情況下，一個用戶的進程不可以直接訪問其他進程的地址空間。
• 動態性：程序是一個靜態的指令集合，而進程是一個正在系統中活動的指令集合，進程中加入了時間的概念。進程具有自己的生命周期和不同的狀態，這些都是程序不具備的
• 并發性：多線程可以在單個處理器上并發執行，多個進程之間不會相互影響

2，線程

定義：

• 線程是進程的基本執行單位，一個進程的所有任務都在線程中執行
• 進程要想執行任務，至少要有一個線程
• 程序啟動會默認開啟一條線程，這條線程被稱為主線程和UI線程

3，進程和線程的關系

• 地址空間：同一進程的線程共享本進程的地址空間，而進程之間則是獨立的地址空間。
• 資源擁有：同一進程內的線程共享本進程的資源如內存，I/O，CPU等，但是進程之間的資源是獨立的。
• 進程切換時，消耗的資源大，效率高。所以涉及到頻繁的切換時，使用線程要好于進程。同樣如果要求同時進行并且又要共享某些變量的并發操作，只能用線程不能用進程
• 執行過程：每個獨立的進程有一個程序運行的入口、順序執行序列和程序入口。但是線程不能獨立執行，必須依存在應用程序中，由程序提供多個線程執行控制。
• 線程是處理器調度的基本單位，但是進程不是

4，任務

• 通俗的說任務就是一件事情或一段代碼，線程其實就是去執行這個時期

5，隊列

• 隊列是先進先出的線性表。裝載線程任務的隊形結構。隊列只允許新數據在后端進行添加。
  

隊列的類型

• 并發隊列：線程執行可以同時一起執行，不需要上一個執行完，才能執行下一個的
• 串行隊列：線程執行只能依次逐一先后有序的執行，等待上一個執行完，再執行下一個
• 主隊列：綁定主線程，所有任務都在主線程執行，有經過特殊處理的串行隊列
• 全局隊列：系統提供的并發隊列

6，同步和異步

• 同步sync：只能在當前線程按先后順序依次執行任務，不具備開啟新線程的能力
• 異步async：在新的線程執行任務，具備開啟新線程的能力
  

二，多進程和多線程

• 在早期單核CPU

如何理解多進程？在早期單核CPU時代，由于CPU執行代碼都是順序執行的，那么單核CPU如何執行多任務？
比如說一邊用瀏覽器上網，一邊聽音樂，一邊寫代碼

這里用到時間片輪換調度：簡單就是把一個處理器劃分為若干個段的時間片，每個進程會被操作系統分配一個時間片（即每次被CPU選中來執行當前進程所用的時間），每個時間片依次輪流地執行處理各個應用程序，時間一到，無論進程是否運行結束，操作系統就會強制將CPU這個資源轉到另一個進程去執行，由于每個時間片很短，對于每個程序，就好像為自己單獨服務，從而達到多個程序同時進行的效果。

如何理解多線程？
在一個程序中，以QQ聊天為例，當QQ這個進程被CPU分配時間處理時，這時我們需要處理聊天還是處理界面的刷新。如果處理了聊天，界面就不會刷新，看起來界面就卡死了。同樣上上面一樣，每次 CPU 執行100ms，其中30ms用于處理聊天，40ms用于處理傳文件，剩余的30ms用于處理界面刷新，這樣快速切換處理。就可以達到多線程的效果。

• 在當前的多核CPU

多核CPU擁有多個物理核心，每個物理核心可以同時執行一個進程（線程）或多個進程（線程）。這意味著在多核CPU下，多個進程（線程）可以正真并行執行，每個線程在各自的核心上獨立運行。

在多核CPU的情況下，也可能會出現一個CPU核心處理多個進程（線程）的情況。

每個線程在自己的核心上獨立執行，互不干擾，可以充分利用CPU的并行處理能力。這種并行執行可以提高系統的響應性和吞吐量。

區別：
在多核CPU下，多線程的并發編程相對復雜，需要考慮線程間的同步、互斥和數據共享等問題。由于多個線程可以同時訪問和修改共享數據，可能會出現競態條件和數據不一致的問題，需要使用同步機制（如鎖、信號量等）來實現線程安全。
而在單核CPU下，由于只有一個線程在執行，不存在多個線程同時訪問共享數據的問題，因此并發編程的復雜性相對較低。

三，多線程的生命周期

• 新建：實例化線程對象
• 就緒：向線程對象發送start消息，線程對象被加入可調度線程池等待CPU調度。
• 運行：CPU負責調度可調度線程池中線程的執行，線程執行完成之前，狀態可能會在就緒和運行之間來回切換。就緒和執行之間的狀態變化由CPU負責。
• 阻塞：當滿足某個預定條件時，可以使用休眠或鎖，阻塞線程執行，所謂阻塞狀態是正在運行的線程沒有運行結束，暫時讓出CPU，這時其他處于就緒狀態的線程就可以獲得CPU時間，進入運行狀態。
• 死亡：正常死亡，線程執行完畢。非正常死亡，當滿足某個條件后，在線程內部終止執行/在主線程終止線程對象

線程池
線程池是一種“池化”的線程使用模式。線程的創建，銷毀，調度都有一定的開銷，通過預先創建一定數量的線程，讓這些線程處于就緒狀態來提高系統響應速度，在線程使用完成后歸還到線程池達到重復利用的目的，從而降低系統資源的消耗，提高響應速度，增加了線程的可管理性。

四，多線程的四種使用方法

我們一般使用比較多的是 GCD，因為開發者只需要告訴 GCD 想要執行什么任務，不需要編寫任何線程管理代碼，但這也是 GCD 的不夠靈活的地方，我們無法監控線程的各個狀態，這也是很多大框架中使用 NSOperation 的原因，NSOperation 相比 GCD 更加靈活，開發者可以通過 KVO 監測 Operation 的狀態，自定義 NSOperation 等。

五，多線程的意義

• 某個操作可能會陷入長時間等待，等待的線程會進入睡眠狀態，無法繼續執行。多線程執行可以有效利用等待時間進行線程切換。如等待網絡響應。
• 某個操作可能會消耗大量的時間，如果只有一個線程，程序和用戶之間的交互會被中斷。多線程可以讓一個線程負責交互，另一個線程負責計算。
• 多CPU或多核處理器，本身具備同時執行多個線程的能力，因此單線程程序無法全面發揮計算機的全部計算能力。
• 多線程可以提高程序的效率。多線程同步完成多項任務，不是為了提高運行效率，而是為了提高資源使用效率來提高系統的效率。

多線程的不足：

• 開啟線程需要占用一定的內存空間（默認情況下，每條線程占512kb）；如果開啟大量的線程，會占用大量的內存空間，降低程序的性能。
• 線程越多，CPU在調用線程上的開銷就越大（因為要在線程之間切換）；
• 多線程編程的程序設計會更加復雜（如線程間的通信、多線程的數據共享等）。