NSOperation 开发

一、简介

　　Cocoa提供一个NSOperation对象用于执行一些异步的任务，NSOperation只是承载任务的，只能通过把operation添加到operation queue运行或者手动开线程运行。NSOperation与GCD相似，都是Cocoa提供的多线程编程工具，但是NSOperation提交的任务如果还没有执行时可以取消的，而GCD的任务提交后就完全不受我们控制了。

二、Operation对象

　　NSOperation 其实是一个虚类（它并非没有任何实现，相反它已经实现了一些常用的功能，只是cocoa限定了它不能直接实例化），只有继承实现后才能使用。cocoa实现了NSOperation的两个子类，分别是NSBlockOperation、NSInvocationOperation，这两个类可以用于执行一般的多线程任务。

　　NSBlockOperation类的作用主要是管理block执行，可以是一个或者多个block。

　　NSInvocationOperation类则是管理selector执行，这个只能是一个selector。

　　我们只讲NSBlockOperation类，先看一个简单例子：

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];    
NSBlockOperation * operationA = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
　　NSLog(@"operation block A.");
}];
[queue addOperation:operationA];

// 输出
// operation block A.

　　可以看到创建一个NSBlockOperation任务并运行很简单。只要创建一个NSBlockOperation类出入一个任务block，再添加到一个NSOperationQueue（下文会讲到）对象就能运行了。

　　学完这个例子我们再来学习NSBlockOperation的有哪些行为。

　　NSBlockOperation是支持添加多个block任务，被添加的这些block任务是并行运行的。NSBlockOperation对象还可以设置一个complete block，在所有的block任务都执行完后就会执行这个complete block。看代码

　　NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];    
　　NSBlockOperation * operationA = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"operation block A(1).");
    }];
    // 添加
    [operationA addExecutionBlock:^{
        NSLog(@"operation block A(2).");
    }];
    // 结束block
    [operationA setCompletionBlock:^{
        NSLog(@"operation block A compelete.");
    }];
    [queue addOperation:operationA];

　　//输出
　　2017-01-10 16:26:30.306 IOSTest[74701:3177097] operation block A(1).
　　2017-01-10 16:26:30.306 IOSTest[74701:3177217] operation block A(2).
　　2017-01-10 16:26:30.308 IOSTest[74701:3177217] operation block A compelete.

　　NSBlockOperation有个name属性，可以通过setName来设置，通过getName来获取。

　　NSBlockOperation本身是有优先级的，当被添加到operation queue时，高优先级的operation优先执行。operation 对象可以通过setQueuePriority函数来设置优先级。

　　我们还可以调用operation 对象的waitUntilFinished函数，挂起当前线程直到operation对象的任务都执行完成才返回。

　　operation对象如果还没执行，你可以通过调用cancel函数取消operation的运行。

　　operation对象与operation对象之间可以有依赖的关系。比如operation A依赖 operation B和 operation C，当准备执行A是会去获取B、C的状态，如果B C没有执行完成的话是不会执行的A的，只有到B C，执行完成后，才回去执行A。依赖使得你可以在使不同的operation对象可以串行运行。

　　NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    NSBlockOperation * operationA = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"operation block A.");
    }];
    NSBlockOperation * operationB = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        NSLog(@"operation block B.");
    }];
    NSBlockOperation * operationC = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"operation block C.");
    }];
    // 依赖
    [operationA addDependency:operationB];
    [operationA addDependency:operationC];
    
    [queue addOperation:operationA];
    [queue addOperation:operationB];
    [queue addOperation:operationC];
　　
　　//输出　　
　　2017-01-10 16:41:48.670 IOSTest[74726:3188994] operation block C.
　　2017-01-10 16:41:49.670 IOSTest[74726:3188761] operation block B.
　　2017-01-10 16:41:49.671 IOSTest[74726:3188761] operation block A

　　operation对象的所有属性都支持KVO，可以用KVO来监听operation对象的属性变化及时掌握operation对象的状态变化，其中有这些属性：

ready - 正在准备
cancelled - 是否取消
executing - 正在执行
finished - 是否完成
asynchronous - 是否异步
name - 名字

　　其中由 ready，executing，finished，cancelled这四个属性标示了operation对象的生命周期，也正是这几个属性使得我们的operation对象的任务能够被取消、依赖，我们将会在下一节讲到。

三、自定义Operation对象

　　　　自定义一个operation对象之前你应该把一件事确定下来，那就是你的operation对象实现的操作是同步还异步。

　　　　1.如果是实现同步操作的话，自定义operation类所需要做的事情就简单一点，只要覆盖main函数既可，其他的行为、特性由其的父类NSOperation来提供。具体看代码。

//  NonConcurrentOperation.h
//  IOSTest
//
//  Created by 朱国清 on 17/1/11.
//  Copyright © 2017年 朱国清. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>
@interface NonConcurrentOperation : NSOperation
-(instancetype)initWithCalcCount:(NSInteger)calcCount;
@end

//  NonConcurrentOperation.m
//  IOSTest
//
//  Created by 朱国清 on 17/1/11.
//  Copyright © 2017年 朱国清. All rights reserved.
//
#import "NonConcurrentOperation.h"
@interface NonConcurrentOperation()
@property (nonatomic)NSInteger calcCount;
@end
// 同步的任务，只要实现main方法既可，其他状态由NSOperation来控制
@implementation NonConcurrentOperation
-(instancetype)initWithCalcCount:(NSInteger)calcCount{
    if (self = [super init]) {
        self.calcCount = calcCount;
    }
    return self;
}
// 由start()调用 start是入口，主要作用是更新status和调用main
// 当然调用main前也会先判断一下status
/*
    void start(){
　　　　　//　判断 isCancel 如果已经被cancel了就直接设置isFinished为true，不调用main函数
　　　　　// 执行mian 
　　　　　[self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
        main();
        self.isFinished = true;
        [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
    }
 */
-(void)main{
    while (!self.cancelled && self.calcCount-- > 0) {
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        NSLog(@"calc[%d]",(int)self.calcCount);
    }
}
@end

　　NonConcurrentOperation类实现了两个方法，一个是initWithCalcCount函数，这个函数传入一个代表计算任务个数的参数，并返回一个实例。可以根据你个人的需要传入不同的数据。

　　另一个是main函数，这个函数用来编写你任务代码的，它是由start函数调用的。一个operation对象被添加queue后，当这个operation可以运行时（queue的线程可用/依赖都执行完成），queue就会调用operation的start方法来启动这个operation对象。

　　自定义main函数时有一点值得的注意的是，在运行你的具体任务代码前应该判断一下cancelled 属性是否为真，如果为真的话就直接return 结束main函数的运行，为假是才往下执行。

　　我们可以大概猜测start函数是怎么运作的，上述代码已经写出start函数的大概。相信大家都能看到懂。

　　2.如果自定义的是并行任务的operation类的话，就稍微复杂一点点，得自己维护一些状态属性，并且要发送KVO通知。这次就不多说了，直接上代码。

//
//  ConcurrentOperation.h
//  IOSTest
//
//  Created by 朱国清 on 17/1/11.
//  Copyright © 2017年 朱国清. All rights reserved.
//

#import <Foundation/Foundation.h>

@interface ConcurrentOperation : NSOperation    

@end

//
//  ConcurrentOperation.m
//  IOSTest
//
//  Created by 朱国清 on 17/1/11.
//  Copyright © 2017年 朱国清. All rights reserved.
//

#import "ConcurrentOperation.h"

@interface ConcurrentOperation(){
    BOOL executing;
    BOOL finished;
}
- (void)completeOperation;
@end

@implementation ConcurrentOperation
-(instancetype)init{
    if (self=[super init]) {
        executing = NO;
        finished  = NO;
    }
    return self;
}
-(BOOL)isExecuting{
    return executing;
}
-(BOOL)isFinished{
    return finished;
}
-(BOOL)isConcurrent{
    return YES;
}
-(void)start{
    if (self.cancelled) {
        // 这样做才能让依赖它的operation知道已经完成了。
        [self completeOperation];
        return ;
    }
    [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [self main];
    });
    executing = YES;
    [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
}
-(void)main{
    NSLog(@"operation start.");
    [NSThread sleepForTimeInterval:2];
    NSLog(@"operation end.");
    [self completeOperation];
}
-(void)completeOperation{
    
    [self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
    [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
    
    executing = NO;
    finished = YES;
    
    [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
    [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
    
}
@end

四、通过Operation Queues运行Operation对象

　　一个operation对象，只有被添加到Operation Queue之后才能够有机会被执行的。这节我们就来学习Operation Queue对象。

　　Operation Queue对象主要功能是运行与管理Operaion对象的。当我们成功创建一个Operation Queue对象后，就可以给这个queue对象添加operation

　　NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init];
    NSBlockOperation * operationA = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"operation block A(1).");
    }];
    [queue addOperation:operationA];

　　queue对象也支持直接添加block。它的内部原理是用一个operation封装block，再把这个operation对象添加到queue。

　　[queue addOperationWithBlock:^{
        NSLog(@"wrap block .");
    }];

　　我们还可以用下面这个函数为queue添加一组block，这个函数的第二个参数如果为true的话，会阻塞当前线程直到第一个参数指定的operations都执行完成才返回

- (void)addOperations:(NSArray<NSOperation *> *)ops waitUntilFinished:(BOOL)wait

　　当然也可以用下面这个函数阻塞当前线程直到queue的所以operation都执行完成。

- (void)waitUntilAllOperationsAreFinished

　有时候我们不需要继续执行剩下的任务了，不如正在执行时用户退出了，可以下面这个方法取消所有的operation。

　　- (void)cancelAllOperations

五、手动运行Operation对象

　　大部分时间我们应该不会手动运行operation对象，不过了解多一点技术总是不会错的。我们通过看代码就给知道Operation queue是怎么运行我们的operation对象的。

- (BOOL)performOperation:(NSOperation*)anOp
{
   BOOL        ranIt = NO;
   // 先判断是否准备好，是否被取消
   if ([anOp isReady] && ![anOp isCancelled])
   {
　　　　// 串行的话直接运行
      if (![anOp isConcurrent]){
         [anOp start];
　　　　}
　　　　// 并行的话开一个线程
      else{
　      [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(start) toTarget:anOp withObject:nil];
　　　　}
      ranIt = YES;
   }
   else if ([anOp isCancelled])
   {
      // If it was canceled before it was started,
      //  move the operation to the finished state.
      [self willChangeValueForKey:@"isFinished"];
      [self willChangeValueForKey:@"isExecuting"];
      executing = NO;
      finished = YES;
      [self didChangeValueForKey:@"isExecuting"];
      [self didChangeValueForKey:@"isFinished"];
 
      // Set ranIt to YES to prevent the operation from
      // being passed to this method again in the future.
      ranIt = YES;
   }
   return ranIt;
}

　　operation queue还有其他属性

　　maxConcurrentOperationCount - 最大并行的operation数量，如果设置为1时就是一个串行queue。