iOS多線(xiàn)程——GCD

在iOS中，實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程的方式有很多，比如GCD，NSOperation，NSThread等等，但是一直對(duì)線(xiàn)程的概念模糊，今天就根據(jù)代碼例子來(lái)了解iOS中GCD的用法和原理。

GCD是和block緊密相連的，所以最好先了解下block。
GCD是C level的函數(shù)，這意味著它也提供了C的函數(shù)指針作為參數(shù)，方便了C程序員。

下面首先來(lái)看GCD的使用:
dispatch_async(dispatch_queue_t queue， dispatch_block_t block);
async表明異步運(yùn)行，block代表的是你要做的事情，queue則是你把任務(wù)交給誰(shuí)來(lái)處理了。(除了async，還有sync，delay，本文以async為例)。

dispatch隊(duì)列不支持cancel（取消），沒(méi)有實(shí)現(xiàn)dispatch_cancel()函數(shù)，不像NSOperationQueue，不得不說(shuō)這是個(gè)小小的缺憾。

之所以程序中會(huì)用到多線(xiàn)程是因?yàn)槌绦蛲鶗?huì)需要讀取數(shù)據(jù)，然后更新UI。為了良好的用戶(hù)體驗(yàn)，讀取數(shù)據(jù)的操作會(huì)傾向于在后臺(tái)運(yùn)行，這樣以避免阻塞主線(xiàn)程。GCD里就有三種queue來(lái)處理。

GCD Queue分為三種：

  • The main queue：主隊(duì)列，主線(xiàn)程就是在個(gè)隊(duì)列中，系統(tǒng)默認(rèn)就有一個(gè)串行隊(duì)列
  • Global queues： 全局并發(fā)隊(duì)列
  • 用戶(hù)隊(duì)列：是用函數(shù)dispatch_queue_create創(chuàng)建的自定義隊(duì)列

而用戶(hù)隊(duì)列又分為下面兩種：
（1）Serial Dispatch Queue
線(xiàn)程池只提供一個(gè)線(xiàn)程用來(lái)執(zhí)行任務(wù)，所以后一個(gè)任務(wù)必須等到前一個(gè)任務(wù)執(zhí)行結(jié)束才能開(kāi)始。(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

（2）Concurrent Dispatch Queue
線(xiàn)程池提供多個(gè)線(xiàn)程來(lái)執(zhí)行任務(wù)，所以可以按序啟動(dòng)多個(gè)任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。(DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

關(guān)于同步和異步

  • dispatch_sync
    則調(diào)用用 dispatch_sync的線(xiàn)程會(huì)等dispatch_sync的對(duì)內(nèi)容執(zhí)行完再繼續(xù)執(zhí)行。dispatch_sync函數(shù)不會(huì)立即返回，即阻塞當(dāng)前線(xiàn)程，等待block同步執(zhí)行完成。

  • dispatch_async
    調(diào)用dispatch_async的線(xiàn)程不會(huì)的等dispatch_async的內(nèi)容，自己繼續(xù)執(zhí)行。dispatch_async函數(shù)會(huì)立即返回， block會(huì)在后臺(tái)異步執(zhí)行。

關(guān)于并發(fā)和并行

  • 并行：是多個(gè)任務(wù)在同一個(gè)時(shí)間片段內(nèi)同時(shí)進(jìn)行，比如說(shuō)你一邊吃飯一邊打電話(huà)一遍看電視

  • 并發(fā)：是多個(gè)任務(wù)在同一個(gè)時(shí)間的點(diǎn)上可以切換進(jìn)行，比如說(shuō)你先吃著飯，然后電話(huà)來(lái)了，停下吃飯立馬打電話(huà)，打完后立馬切換到看電視，這個(gè)你在同一個(gè)線(xiàn)條內(nèi)只有一個(gè)任務(wù)在執(zhí)行

圖示關(guān)于并發(fā)和并行

并行
并發(fā)

下面就以代碼實(shí)例來(lái)分析GCD用法

實(shí)例一：DISPATCH_QUEUE_SERIAL串行隊(duì)列

/**
 DISPATCH_QUEUE_SERIAL是每次運(yùn)行一個(gè)任務(wù)，可以添加多個(gè)，執(zhí)行次序FIFO。
 **/
- (void)test1
{
    NSDate *date = [NSDate date];
    
    NSString *daStr = [date description];
    
    const char *queueName = [daStr UTF8String];
    
    //DISPATCH_QUEUE_SERIAL等同于NULL
    dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create(queueName, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:1 target:self selector:@selector(addTime) userInfo:nil repeats:YES];
    
    //在main_queue中異步將任務(wù)放到myQueue隊(duì)列里
    //放入myQueue的順序是按代碼的執(zhí)行順序：任務(wù)一，任務(wù)二，任務(wù)三（因?yàn)閙ain_queue是順序執(zhí)行）
    //在myQueue取出的順序是按照FIFO的順序
    //因?yàn)檫@是一個(gè)串行的隊(duì)列，所以取出后的任務(wù)是一個(gè)接著一個(gè)執(zhí)行的
    
    
    //執(zhí)行結(jié)果
    //[NSThread sleepForTimeInterval:6]~~~~~~~~6
    //[NSThread sleepForTimeInterval:3]~~~~~~~~9
    //[NSThread sleepForTimeInterval:12]~~~~~~~~21

    
    //任務(wù)一：
    dispatch_async(myQueue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:6];
        
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:6]~~~~~~~~%d", t);
        
    });
    
    //任務(wù)二：
    dispatch_async(myQueue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];
        
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:3]~~~~~~~~%d", t);
        
    });
    
    //任務(wù)三：
    dispatch_async(myQueue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:12];
        
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:12]~~~~~~~~%d", t);
        
    });
}

-(void)addTime {
    
    ++t;
}

實(shí)例二：全局的并發(fā)隊(duì)列dispatch_get_global_queue

/**
 可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)的啟動(dòng)時(shí)間是按照加入queue的順序，結(jié)束的順序依賴(lài)各自的任務(wù).
 **/
- (void)test2
{
    dispatch_queue_t myQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
        
    //在main_queue中異步將任務(wù)放到myQueue
    //放入myQueue的順序是：任務(wù)一，任務(wù)二，任務(wù)三
    //在myQueue中取出的順序是FIFO的原則：任務(wù)一，任務(wù)二，任務(wù)三
    //取出的任務(wù)放到線(xiàn)程里執(zhí)行，因?yàn)檫@是一個(gè)并行的隊(duì)列，所以任務(wù)可以同時(shí)運(yùn)行
    
    //執(zhí)行的結(jié)果
    //執(zhí)行的結(jié)果可以是 1 2 3 的隨機(jī)組合
    
    //任務(wù)一：
    dispatch_async(myQueue, ^{
        
        NSLog(@"~~~~~~~~~1");
        
    });
    
    //任務(wù)二：
    dispatch_async(myQueue, ^{
        
        NSLog(@"~~~~~~~~~2");
        
    });
    
    //任務(wù)三：
    dispatch_async(myQueue, ^{
        
        NSLog(@"~~~~~~~~~3");
        
    });
}

實(shí)例三：DISPATCH_QUEUE_SERIAL串行隊(duì)列

/**
 串行隊(duì)列的異步任務(wù)：使用一個(gè)子線(xiàn)程依次執(zhí)行。
  對(duì)比一下dispatch_async和dispatch_sync輸出的i的順序和線(xiàn)程的地址
 **/
- (void)test3
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        
        //在main_queue中將i=0，1，2的任務(wù)異步加入queue隊(duì)列中
        //加入queue的順序是：i=0， i=1， i=2
        //所以在queue中取出的順序是：i=0，i=1，i=2
        //因?yàn)閝ueue是同步隊(duì)列，所以三個(gè)任務(wù)放到同一個(gè)線(xiàn)程中依次執(zhí)行
        
        //運(yùn)行結(jié)果
        //~~~i=0~~~~<NSThread: 0x600000076940>{number = 3, name = (null)}
        //<NSThread: 0x600000068d00>{number = 1, name = (null)}
        //~~~i=1~~~~<NSThread: 0x600000076940>{number = 3, name = (null)}
        //<NSThread: 0x600000068d00>{number = 1, name = (null)}
        // ~~~i=2~~~~<NSThread: 0x600000076940>{number = 3, name = (null)}
        //<NSThread: 0x600000068d00>{number = 1, name = (null)}

        //當(dāng)是使用DISPATCH_QUEUE_SERIAL和dispatch_sync同步的時(shí)候，三個(gè)任務(wù)執(zhí)行的線(xiàn)程就是當(dāng)前的mainThread中執(zhí)行的

        dispatch_async(queue, ^{
            
            NSLog(@"~~~i=%d~~~~%@", i, [NSThread currentThread]);
            
            NSLog(@"%@",[NSThread mainThread]);
            
        });
    }
}

實(shí)例四：DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT并發(fā)隊(duì)列

/**
 并行隊(duì)列的異步任務(wù)：使用多個(gè)子線(xiàn)程無(wú)序執(zhí)行，一般任務(wù)較少時(shí)幾個(gè)任務(wù)就開(kāi)幾個(gè)線(xiàn)程，較多時(shí)則開(kāi)部分線(xiàn)程。
 應(yīng)用：一系列的異步任務(wù)沒(méi)有先后順序，結(jié)束無(wú)序
 對(duì)比一下dispatch_async和dispatch_sync輸出的線(xiàn)程的地址
 **/
- (void)test4
{
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    //在main_queue中異步的將i=0，i=1，i=2的任務(wù)加入到queue中
    //加入queue的順序是i=0，i=1，i=2
    //在queue中取出的順序是i=0，i=1，i=2
    //因?yàn)閝ueue是并發(fā)隊(duì)列，所以有多條的線(xiàn)程來(lái)執(zhí)行三個(gè)任務(wù)，thread的執(zhí)行的順序不定
    
    //當(dāng)使用dispatch_sync時(shí)，執(zhí)行的順序又成了i=0，i=1，i=2
    
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        
        dispatch_async(queue, ^{
            
            NSLog(@"~~~i=%d~~~~%@", i, [NSThread currentThread]);
            
            NSLog(@"%@",[NSThread mainThread]);
            
        });
    }
}

實(shí)例五：dispatch_group_t組隊(duì)列

/**
 dispatch_group_async可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)聽(tīng)一組任務(wù)是否完成，完成后得到通知執(zhí)行其他的操作。
 dispatch_group_async會(huì)監(jiān)聽(tīng)最終的任務(wù)完成后，并通知一個(gè)線(xiàn)程
 這個(gè)方法很有用，比如你執(zhí)行三個(gè)下載任務(wù)，當(dāng)三個(gè)任務(wù)都下載完成后你才通知界面說(shuō)完成了。
注意這里不是監(jiān)聽(tīng)queue里所有的任務(wù)完成，而是添加到組里的任務(wù)，這個(gè)任務(wù)是在這個(gè)queue里，同時(shí)也在這個(gè)組里，組里所有的任務(wù)的完成并不代表queue里所有的任務(wù)的完成。
 下面是一段例子代碼：
 注意：當(dāng)queue是global（或者DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT）隊(duì)列和DISPATCH_QUEUE_SERIAL隊(duì)列時(shí)線(xiàn)程的區(qū)別
 **/
- (void)test5
{
    
    //dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue3", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        
        NSLog(@"task1~~~~currentThread=%@~~~~~~mainThread%@", [NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);
        
    });
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        
        NSLog(@"task2~~~~currentThread=%@~~~~~~mainThread%@", [NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);
        
    });
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        
        NSLog(@"task3~~~~currentThread=%@~~~~~~mainThread%@", [NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);
        
    });
    
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        
        NSLog(@"回到主線(xiàn)程");
        
    });
}

實(shí)例六：dispatch_apply重復(fù)

/**
 dispatch_apply：執(zhí)行某個(gè)代碼片段N次
 
 重復(fù)執(zhí)行block，需要注意的是這個(gè)方法是同步返回，也就是說(shuō)等到所有block執(zhí)行完畢才返回，如需異步返回則嵌套在dispatch_async中來(lái)使用。
 多個(gè)block的運(yùn)行是否并發(fā)或串行執(zhí)行也依賴(lài)queue的是否并發(fā)或串行。
 
 dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("queue1", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
 運(yùn)行結(jié)果：
 array[0]~~~~~~~~~~~~~~0
 array[3]~~~~~~~~~~~~~~3
 array[2]~~~~~~~~~~~~~~2
 array[1]~~~~~~~~~~~~~~1
 array[4]~~~~~~~~~~~~~~4
 array[5]~~~~~~~~~~~~~~5
 
 dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("queue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
 運(yùn)行結(jié)果：
 array[0]~~~~~~~~~~~~~~0
 array[1]~~~~~~~~~~~~~~1
 array[2]~~~~~~~~~~~~~~2
 array[3]~~~~~~~~~~~~~~3
 array[4]~~~~~~~~~~~~~~4
 array[5]~~~~~~~~~~~~~~5
 **/
- (void)test6
{
    
    NSArray *array = @[@"0",@"1",@"2",@"3",@"4",@"5"];
    
    dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("queue1", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("queue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    //打印done是在dispatch_apply里所有的任務(wù)執(zhí)行完畢之后才會(huì)執(zhí)行
    dispatch_async(queue2, ^(){
        
        //放在dispatch_apply里面的任務(wù)的執(zhí)行順序完全依賴(lài)于queue1的隊(duì)列串發(fā)還是并發(fā)
        dispatch_apply([array count], queue1, ^(size_t index) {
            
            NSLog(@"array[%ld]~~~~~~~~~~~~~~%@", index, array[index]);
            
        });
        
        NSLog(@"done");
    });
}

實(shí)例七：dispatch_barrier_async

/**
 dispatch_barrier_async的使用
 
 dispatch_barrier_async是在前面的任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后它才執(zhí)行，而且它后面的任務(wù)等它執(zhí)行完成之后才會(huì)執(zhí)行
 
 只有當(dāng)這個(gè)隊(duì)列為自己創(chuàng)建的并發(fā)隊(duì)列（DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT）時(shí)才會(huì)有這種效果
 執(zhí)行結(jié)果（一）為：
 dispatch_async2
 dispatch_async1
 dispatch_barrier_async
 dispatch_async3
 
 如果使用dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
 根據(jù)官方文檔指出，這個(gè)時(shí)候的dispatch_barrier_async完全等同于dispatch_async
 執(zhí)行結(jié)果（二）為：
 dispatch_barrier_async
 dispatch_async3
 dispatch_async2
 dispatch_async1
 
 在使用DISPATCH_QUEUE_SERIAL串行隊(duì)列時(shí)，完全就按照FIFO的順序執(zhí)行了
 執(zhí)行結(jié)果（三）為：
 2015-12-23 16:53:04.574 NSURLDemo[67716:3661098] dispatch_async1
 2015-12-23 16:53:05.577 NSURLDemo[67716:3661098] dispatch_async2
 2015-12-23 16:53:05.578 NSURLDemo[67716:3661098] dispatch_barrier_async
 2015-12-23 16:53:07.085 NSURLDemo[67716:3661098] dispatch_async3
 
 不僅有dispatch_barrier_async方法，還有dispatch_barrier_sync方法，兩個(gè)方法的區(qū)別是：
 dispatch_barrier_async當(dāng)他把這個(gè)barrier添加到隊(duì)列后，當(dāng)前隊(duì)列不用等待block的執(zhí)行返回
 而dispatch_barrier_sync需要等待block的內(nèi)容執(zhí)行完畢之后再繼續(xù)下面的執(zhí)行
 **/
- (void)test7
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    //dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];
        
        NSLog(@"dispatch_async1~~~~~~~currentThread=%@~~~~~~~mainThread=%@",[NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);
        
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        
        NSLog(@"dispatch_async2~~~~~~~currentThread=%@~~~~~~~mainThread=%@",[NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);

        
    });
    
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];
        
        NSLog(@"dispatch_barrier_async~~~~~~~currentThread=%@~~~~~~~mainThread=%@",[NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);

        
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        
        NSLog(@"dispatch_async3~~~~~~~currentThread=%@~~~~~~~mainThread=%@",[NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);

    });
}

實(shí)例八：dispatch_once一次使用函數(shù)

/**
 dispatch_once
 dispatch_once這個(gè)函數(shù)，它可以保證整個(gè)應(yīng)用程序生命周期中某段代碼只被執(zhí)行一次！
 **/
- (void)test8
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        
        // code to be executed once
    });
}

實(shí)例九：dispatch_after延遲函數(shù)

/**
 dispatch_after
 有時(shí)候我們需要等個(gè)幾秒鐘然后做個(gè)動(dòng)畫(huà)或者給個(gè)提示，這時(shí)候可以用dispatch_after這個(gè)函數(shù)：
 **/
-(void)test9
{
    double delayInSeconds = 2.0;
    
    dispatch_time_t popTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, delayInSeconds * NSEC_PER_SEC);
    
    dispatch_after(popTime, dispatch_get_main_queue(), ^(void){
        
        // code to be executed on the main queue after delay
    });
}

實(shí)例十：dispatch_set_target_queue轉(zhuǎn)換隊(duì)列

/**
  dispatch_set_target_queue
  通過(guò)dispatch_set_target_queue函數(shù)可以設(shè)置一個(gè)dispatch queue的優(yōu)先級(jí)，或者指定一個(gè)dispatch source相應(yīng)的事件處理提交到哪個(gè)queue上。
  它會(huì)把需要執(zhí)行的任務(wù)對(duì)象指定到不同的隊(duì)列中去處理，這個(gè)任務(wù)對(duì)象可以是dispatch隊(duì)列，也可以是dispatch源。而且這個(gè)過(guò)程可以是動(dòng)態(tài)的，可以實(shí)現(xiàn)隊(duì)列的動(dòng)態(tài)調(diào)度管理等等。比如說(shuō)有兩個(gè)隊(duì)列dispatchA和dispatchB，這時(shí)把dispatchA指派到dispatchB：
  dispatch_set_target_queue(dispatchA, dispatchB);
  那么dispatchA上還未運(yùn)行的block會(huì)放到dispatchB上，然后由dispatchB來(lái)進(jìn)行管理運(yùn)行。
 **/

  dispatch_set_target_queue(serialQ, globalQ);

實(shí)例十一：dispatch_group_wait等待

//dispatch_group_wait來(lái)等待這些任務(wù)完成。若任務(wù)已經(jīng)全部完成或?yàn)榭眨瑒t直接返回，否則等待所有任務(wù)完成后返回。

//dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);

-(void)test10
{
    
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    //注意queue為DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 和 DISPATCH_QUEUE_SERIAL時(shí)當(dāng)前的線(xiàn)程
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create([@"com.queue" UTF8String], DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    //每個(gè)dispatch_group_enter對(duì)應(yīng)一個(gè)dispatch_group_leave完成group內(nèi)所有的任務(wù)則發(fā)送通知
    
    //進(jìn)入group
    
    dispatch_group_enter(group);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"task1~~~~~currentThread=%@~~~~~mainThread=%@", [NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);
        
        //離開(kāi)group
        
        dispatch_group_leave(group);
        
    });
    
    
    dispatch_group_enter(group);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"task2~~~~~currentThread=%@~~~~~mainThread=%@", [NSThread currentThread], [NSThread mainThread]);
        
        dispatch_group_leave(group);
        
    });
    
    NSLog(@"~~~~~~~~~~~~~~~~~~before group wait");
    
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    
    NSLog(@"~~~~~~~~~~~~~~~~~~after group wait");
    
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        
        NSLog(@"~~~~~~~~~~~~~allGroupFinish");
        
    });
}

補(bǔ)充：dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(),...)造成死鎖的原因

當(dāng)這段代碼放在主線(xiàn)程里，也即dispatch_get_main_queue()中，執(zhí)行到sync時(shí)向dispatch_get_main_queue()插入同步thread，sync會(huì)等到里面的block執(zhí)行完成才返回。sync又在主隊(duì)列里面，是個(gè)串行隊(duì)列，sync是后面才加入的，前面一個(gè)是主線(xiàn)程，所以sync想執(zhí)行block必須等待前一個(gè)主線(xiàn)程執(zhí)行完成，而主線(xiàn)程卻在等待sync返回，才能執(zhí)行后續(xù)工作，從而造成死鎖。

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