一，进程和线程

1，进程

定义：

• 进程是指在系统中正在运行的一个应用程序
• 每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专有的且受保护的内存
• 进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

补充：iOS系统是相对封闭的系统，App在各自的沙盒中运行，每个APP都只能读取系统为该应用程序创建的文件夹AppData下的内容，不能随意跨域自己的沙盒去访问别的App沙盒中的内容。也就是说iOS是单线程的，一个App就是一个进程。

特点：

• 独立性：是系统独立存在的实体，拥有自己独立的资源，有自己私有的地址空间。在没有经过进程本身的允许的情况下，一个用户的进程不可以直接访问其他进程的地址空间。
• 动态性：程序是一个静态的指令集合，而进程是一个正在系统中活动的指令集合，进程中加入了时间的概念。进程具有自己的生命周期和不同的状态，这些都是程序不具备的
• 并发性：多线程可以在单个处理器上并发执行，多个进程之间不会相互影响

2，线程

定义：

• 线程是进程的基本执行单位，一个进程的所有任务都在线程中执行
• 进程要想执行任务，至少要有一个线程
• 程序启动会默认开启一条线程，这条线程被称为主线程和UI线程

3，进程和线程的关系

• 地址空间：同一进程的线程共享本进程的地址空间，而进程之间则是独立的地址空间。
• 资源拥有：同一进程内的线程共享本进程的资源如内存，I/O，CPU等，但是进程之间的资源是独立的。
• 进程切换时，消耗的资源大，效率高。所以涉及到频繁的切换时，使用线程要好于进程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程不能用进程
• 执行过程：每个独立的进程有一个程序运行的入口、顺序执行序列和程序入口。但是线程不能独立执行，必须依存在应用程序中，由程序提供多个线程执行控制。
• 线程是处理器调度的基本单位，但是进程不是

4，任务

• 通俗的说任务就是一件事情或一段代码，线程其实就是去执行这个时期

5，队列

• 队列是先进先出的线性表。装载线程任务的队形结构。队列只允许新数据在后端进行添加。
  

队列的类型

• 并发队列：线程执行可以同时一起执行，不需要上一个执行完，才能执行下一个的
• 串行队列：线程执行只能依次逐一先后有序的执行，等待上一个执行完，再执行下一个
• 主队列：绑定主线程，所有任务都在主线程执行，有经过特殊处理的串行队列
• 全局队列：系统提供的并发队列

6，同步和异步

• 同步sync：只能在当前线程按先后顺序依次执行任务，不具备开启新线程的能力
• 异步async：在新的线程执行任务，具备开启新线程的能力
  

二，多进程和多线程

• 在早期单核CPU

如何理解多进程？在早期单核CPU时代，由于CPU执行代码都是顺序执行的，那么单核CPU如何执行多任务？
比如说一边用浏览器上网，一边听音乐，一边写代码

这里用到时间片轮换调度：简单就是把一个处理器划分为若干个段的时间片，每个进程会被操作系统分配一个时间片（即每次被CPU选中来执行当前进程所用的时间），每个时间片依次轮流地执行处理各个应用程序，时间一到，无论进程是否运行结束，操作系统就会强制将CPU这个资源转到另一个进程去执行，由于每个时间片很短，对于每个程序，就好像为自己单独服务，从而达到多个程序同时进行的效果。

如何理解多线程？
在一个程序中，以QQ聊天为例，当QQ这个进程被CPU分配时间处理时，这时我们需要处理聊天还是处理界面的刷新。如果处理了聊天，界面就不会刷新，看起来界面就卡死了。同样上上面一样，每次 CPU 执行100ms，其中30ms用于处理聊天，40ms用于处理传文件，剩余的30ms用于处理界面刷新，这样快速切换处理。就可以达到多线程的效果。

• 在当前的多核CPU

多核CPU拥有多个物理核心，每个物理核心可以同时执行一个进程（线程）或多个进程（线程）。这意味着在多核CPU下，多个进程（线程）可以正真并行执行，每个线程在各自的核心上独立运行。

在多核CPU的情况下，也可能会出现一个CPU核心处理多个进程（线程）的情况。

每个线程在自己的核心上独立执行，互不干扰，可以充分利用CPU的并行处理能力。这种并行执行可以提高系统的响应性和吞吐量。

区别：
在多核CPU下，多线程的并发编程相对复杂，需要考虑线程间的同步、互斥和数据共享等问题。由于多个线程可以同时访问和修改共享数据，可能会出现竞态条件和数据不一致的问题，需要使用同步机制（如锁、信号量等）来实现线程安全。
而在单核CPU下，由于只有一个线程在执行，不存在多个线程同时访问共享数据的问题，因此并发编程的复杂性相对较低。

三，多线程的生命周期

• 新建：实例化线程对象
• 就绪：向线程对象发送start消息，线程对象被加入可调度线程池等待CPU调度。
• 运行：CPU负责调度可调度线程池中线程的执行，线程执行完成之前，状态可能会在就绪和运行之间来回切换。就绪和执行之间的状态变化由CPU负责。
• 阻塞：当满足某个预定条件时，可以使用休眠或锁，阻塞线程执行，所谓阻塞状态是正在运行的线程没有运行结束，暂时让出CPU，这时其他处于就绪状态的线程就可以获得CPU时间，进入运行状态。
• 死亡：正常死亡，线程执行完毕。非正常死亡，当满足某个条件后，在线程内部终止执行/在主线程终止线程对象

线程池
线程池是一种“池化”的线程使用模式。线程的创建，销毁，调度都有一定的开销，通过预先创建一定数量的线程，让这些线程处于就绪状态来提高系统响应速度，在线程使用完成后归还到线程池达到重复利用的目的，从而降低系统资源的消耗，提高响应速度，增加了线程的可管理性。

四，多线程的四种使用方法

我们一般使用比较多的是 GCD，因为开发者只需要告诉 GCD 想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码，但这也是 GCD 的不够灵活的地方，我们无法监控线程的各个状态，这也是很多大框架中使用 NSOperation 的原因，NSOperation 相比 GCD 更加灵活，开发者可以通过 KVO 监测 Operation 的状态，自定义 NSOperation 等。

五，多线程的意义

• 某个操作可能会陷入长时间等待，等待的线程会进入睡眠状态，无法继续执行。多线程执行可以有效利用等待时间进行线程切换。如等待网络响应。
• 某个操作可能会消耗大量的时间，如果只有一个线程，程序和用户之间的交互会被中断。多线程可以让一个线程负责交互，另一个线程负责计算。
• 多CPU或多核处理器，本身具备同时执行多个线程的能力，因此单线程程序无法全面发挥计算机的全部计算能力。
• 多线程可以提高程序的效率。多线程同步完成多项任务，不是为了提高运行效率，而是为了提高资源使用效率来提高系统的效率。

多线程的不足：

• 开启线程需要占用一定的内存空间（默认情况下，每条线程占512kb）；如果开启大量的线程，会占用大量的内存空间，降低程序的性能。
• 线程越多，CPU在调用线程上的开销就越大（因为要在线程之间切换）；
• 多线程编程的程序设计会更加复杂（如线程间的通信、多线程的数据共享等）。