什么是多線(xiàn)程？
計(jì)算機(jī)在運(yùn)行一段程序的時(shí)候，會(huì)把該程序的CPU命令列配置到內(nèi)存中，然后按照順序一個(gè)一個(gè)執(zhí)行命令列，這樣1個(gè)CPU執(zhí)行的CPU命令列為一條無(wú)分叉路徑就是線(xiàn)程。
而有多條這樣的執(zhí)行指令列的路徑存在時(shí)即為多線(xiàn)程。
iOS實(shí)現(xiàn)多線(xiàn)程有4種方法
- pthreads
- NSThread
- GCD
- NSOperation & NSOperationQueuef
這里我們主要講GCD
一、Dispatch Queue和線(xiàn)程的關(guān)系
什么是Dispatch Queue？
如其名稱(chēng)，是執(zhí)行處理的等待隊(duì)列。當(dāng)我們通過(guò)dispatch_async等函數(shù)把Block加入Dispatch Queue后，Dispatch Queue按照追加的順序（FIFO）執(zhí)行處理。
Dispatch Queue的種類(lèi)
- Serial Dispatch Queue（串行隊(duì)列） ——等待現(xiàn)在執(zhí)行中處理結(jié)束再加入隊(duì)列
- Concurrent Dispatch Queue（并發(fā)隊(duì)列） ——不等待現(xiàn)在執(zhí)行中處理結(jié)束，直接加入隊(duì)列
用代碼說(shuō)明：
Serial Dispatch Queue
dispatch_queue_t serial_queue = dispatch_queue_create("come.tanpei", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(serial_queue, ^{
NSLog(@"block 1");
});
dispatch_async(serial_queue, ^{
NSLog(@"block 2");
});
dispatch_async(serial_queue, ^{
NSLog(@"block 3");
});
dispatch_async(serial_queue, ^{
NSLog(@"block 4");
});
輸出如下：
2017-09-27 11:43:40.230126+0800 aegewgr[4327:1296458] block 1
2017-09-27 11:43:40.230335+0800 aegewgr[4327:1296458] block 2
2017-09-27 11:43:40.230461+0800 aegewgr[4327:1296458] block 3
2017-09-27 11:43:40.230548+0800 aegewgr[4327:1296458] block 4
這里Serial Dispatch Queue只會(huì)使用一個(gè)線(xiàn)程，因?yàn)樗谴嘘?duì)列，只會(huì)當(dāng)一個(gè)處理執(zhí)行完了才會(huì)將下一個(gè)任務(wù)交給線(xiàn)程處理。
Concurrent Dispatch Queue
dispatch_queue_t concurrent_queue = dispatch_queue_create("come.tanpei", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(concurrent_queue, ^{
NSLog(@"block 1");
});
dispatch_async(concurrent_queue, ^{
NSLog(@"block 2");
});
dispatch_async(concurrent_queue, ^{
NSLog(@"block 3");
});
dispatch_async(concurrent_queue, ^{
NSLog(@"block 4");
});
輸出如下：
2017-09-27 11:45:09.057505+0800 aegewgr[4349:1304484] block 3
2017-09-27 11:45:09.057505+0800 aegewgr[4349:1304483] block 1
2017-09-27 11:45:09.057522+0800 aegewgr[4349:1304486] block 4
2017-09-27 11:45:09.057505+0800 aegewgr[4349:1304485] block 2
block的執(zhí)行完成
是隨機(jī)的，因?yàn)樗麄冸m然是按順序把任務(wù)提交給線(xiàn)程，但是因?yàn)椴恍枰却耙粋€(gè)任務(wù)執(zhí)行，所以幾乎是同時(shí)交給線(xiàn)程處理的。所以這里會(huì)使用多個(gè)線(xiàn)程，而具體線(xiàn)程數(shù)的多少由XNU內(nèi)核決定。
二、Dispatch Queue的使用
1、獲取隊(duì)列
在使用Dispatch Queue的時(shí)候我們可以通過(guò)dispatch_queue_create函數(shù)創(chuàng)建隊(duì)列，也可以獲取系統(tǒng)給我們提供的隊(duì)列。系統(tǒng)給我們提供了兩種隊(duì)列
2、同步與異步
- dispatch_async表示異步：將指定的Block”非同步“加入Dispatch Queue，不做任何等待
- dispatch_sync表示同步：將指定的Block”同步“的加入Dispatch Queue，在Block結(jié)束之前，dispatch_sync函數(shù)會(huì)一直等待
3、死鎖
由于dispatch_sync會(huì)等待Block執(zhí)行結(jié)束才會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行，所以會(huì)產(chǎn)生死鎖的情況
我們直接在主線(xiàn)程中同步加入一個(gè)Blcok：
dispatch_queue_t main_queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(main_queue, ^{
NSLog(@"main queue");
});
NSLog(@"go on");
無(wú)任何輸出，程序直接卡死了。這就是造成了死鎖。
因?yàn)樵撛创a在main_queue（主線(xiàn)程）中加入一個(gè)加入一個(gè)指定的Block，并等待其執(zhí)行結(jié)束。而由于main_queue是一個(gè)串行隊(duì)列，它要等當(dāng)前線(xiàn)程中的任務(wù)處理完后才會(huì)把隊(duì)列中的任務(wù)提交到主線(xiàn)程，而主線(xiàn)程又在等待這段代碼執(zhí)行，所以造成了相互等待，就產(chǎn)生了死鎖。（而并發(fā)隊(duì)列不會(huì)產(chǎn)生死鎖）
如：
dispatch_queue_t global_queue = dispatch_get_global_queue(0, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT);
dispatch_sync(global_queue, ^{
NSLog(@"global_queue out");
dispatch_sync(global_queue, ^{
NSLog(@"global_queue in");
});
});
輸出如下：
2017-09-27 16:11:56.332317+0800 aegewgr[4723:1590202] global_queue out
2017-09-27 16:11:56.332446+0800 aegewgr[4723:1590202] global_queue in
所以產(chǎn)生死鎖的話(huà)一般都是在串行隊(duì)列中并且是在一個(gè)線(xiàn)程中同步往這個(gè)線(xiàn)程提交一個(gè)Block。
4、Dispatch Group（派發(fā)分組）
Dispatch Group是GCD的一項(xiàng)特性，能夠把任務(wù)分組。調(diào)用者在這組任務(wù)執(zhí)行完畢后會(huì)得到通知，并做相應(yīng)的處理。
創(chuàng)建：dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
同樣的，它也有
dispatch_group_async(dispatch_group_t _Nonnull group, dispatch_queue_t _Nonnull queue, <#^(void)block#>)和dispatch_sync函數(shù)沒(méi)有什么區(qū)別，它只是多了一個(gè)dispatch_group_t參數(shù)，來(lái)把任務(wù)進(jìn)行分組。
還有一種方法能把任務(wù)加入dispatch_group，那就是下面這對(duì)情侶：
dispatch_group_enter(dispatch_group_t group);
dispatch_group_leave(dispatch_group_t group);
記住，這對(duì)情侶一定要成對(duì)出現(xiàn)，dispatch_group_enter就是標(biāo)志下面的代碼要加入dispatch_group。dispatch_group_leave就是表示加入dispatch_group的代碼結(jié)束。也就是說(shuō)dispatch_group_enter和dispatch_group_leave之間的代碼就是加入dispatch_group中的。
說(shuō)了這么多，把一個(gè)隊(duì)列加入dispatch_group后有什么用呢？主要就是一組相似的操作結(jié)束后，你可以通過(guò)dispatch_block_notify(dispatch_block_t block, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t notification_block)函數(shù)來(lái)獲得通知，并進(jìn)行相應(yīng)的處理。Block參數(shù)就是你要添加的處理。
當(dāng)然，如果你想設(shè)置一個(gè)等待時(shí)間，可以使用dispatch_group_wait(dispatch_group_t group, dispatch_time_t timeout)函數(shù)，該函數(shù)設(shè)置了一個(gè)等待時(shí)間也就是說(shuō)程序要一直阻塞當(dāng)前線(xiàn)程直到group中的任務(wù)執(zhí)行完畢或者超過(guò)等待時(shí)間，才會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行。
而dispatch_block_notify函數(shù)不會(huì)阻塞當(dāng)前線(xiàn)程，它只是指定了一個(gè)group任務(wù)執(zhí)行完后的回調(diào)。
需要舉個(gè)栗子嗎？
好吧，還是舉個(gè)栗子吧。
dispatch_queue_t global_queue = dispatch_get_global_queue(0, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
;
dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
NSLog(@"task 1");
});
dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
NSLog(@"task 2");
});
dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
NSLog(@"task 3");
});
dispatch_group_notify(group, global_queue, ^{
NSLog(@"notify");
});
NSLog(@"other task");
輸出如下：
2017-09-27 17:06:37.795564+0800 aegewgr[4983:1713915] other task
2017-09-27 17:06:37.795571+0800 aegewgr[4983:1714182] task 3
2017-09-27 17:06:37.795578+0800 aegewgr[4983:1714181] task 1
2017-09-27 17:06:37.795578+0800 aegewgr[4983:1714183] task 2
2017-09-27 17:06:37.795813+0800 aegewgr[4983:1714183] notify
可以看到dispatch_group_notify并沒(méi)有阻塞當(dāng)前線(xiàn)程，而且它提交的Block一定是當(dāng)group中的所有任務(wù)執(zhí)行完后才會(huì)執(zhí)行。另外，這里的queue可以不是一個(gè)queue，你可以使用任意其它queue，不過(guò)最好是并發(fā)隊(duì)列，如果是串行隊(duì)列，任務(wù)會(huì)按順序一個(gè)一個(gè)執(zhí)行，那使用group的意義就不大了。
看看dispatch_group_wait
dispatch_queue_t global_queue = dispatch_get_global_queue(0, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
;
dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
NSLog(@"task 1");
});
dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
NSLog(@"task 2");
});
dispatch_group_async(group, global_queue, ^{
NSLog(@"task 3");
});
dispatch_group_wait(group, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1));
NSLog(@"other task");
輸出如下：
2017-09-27 17:10:10.968133+0800 aegewgr[5002:1726567] task 2
2017-09-27 17:10:10.968133+0800 aegewgr[5002:1726568] task 1
2017-09-27 17:10:10.968140+0800 aegewgr[5002:1726569] task 3
2017-09-27 17:10:10.968133+0800 aegewgr[5002:1726443] other task
可以看到dispatch_group_wait函數(shù)阻塞了當(dāng)前線(xiàn)程，只有當(dāng)group中的所有任務(wù)執(zhí)行完后線(xiàn)程才會(huì)繼續(xù)往下執(zhí)行。
5 、其它相關(guān)函數(shù)
- dispatch_barrier_async和dispatch_barrier_sync（柵欄）
這兩個(gè)函數(shù)的作用差不多，都是把它前面和它后面的函數(shù)分隔開(kāi)。使它前面的任務(wù)先執(zhí)行，再執(zhí)行它添加的任務(wù)，最后執(zhí)行它后面的任務(wù)。
那么它們有什么區(qū)別呢？
當(dāng)然從名字就能看出來(lái)，就是提交任務(wù)的方式不同，一個(gè)是同步一個(gè)是異步，同步和異步的區(qū)別前面有解釋?zhuān)绻说脑?huà)，可以再回去看看。
- Dispatch Semaphore（信號(hào)量）
信號(hào)量其實(shí)就是用來(lái)保證訪(fǎng)問(wèn)資源的線(xiàn)程數(shù)，當(dāng)信號(hào)量大于等于1時(shí)，資源可以訪(fǎng)問(wèn)，否則無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)資源，直到其它線(xiàn)程釋放資源。
這里主要有三個(gè)函數(shù)：
dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value); //創(chuàng)建一個(gè)dispatch_semaphore_t，value為初始信號(hào)量
long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout); //信號(hào)量-1
long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema); //信號(hào)量+1
怎么用呢？
還是舉個(gè)栗子吧：
假如有兩個(gè)資源，但是同時(shí)有三個(gè)線(xiàn)程想要訪(fǎng)問(wèn)，就可以使用信號(hào)量進(jìn)行控制：
//crate的value表示，最多幾個(gè)資源可訪(fǎng)問(wèn)
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(2);
dispatch_queue_t quene = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//任務(wù)1
dispatch_async(quene, ^{
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"run task 1");
sleep(1);
NSLog(@"complete task 1");
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
//任務(wù)2
dispatch_async(quene, ^{
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"run task 2");
sleep(1);
NSLog(@"complete task 2");
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
//任務(wù)3
dispatch_async(quene, ^{
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"run task 3");
sleep(1);
NSLog(@"complete task 3");
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
輸出如下：
2017-09-27 18:04:27.590428+0800 aegewgr[5149:1860224] run task 1
2017-09-27 18:04:27.590428+0800 aegewgr[5149:1860221] run task 2
2017-09-27 18:04:28.591086+0800 aegewgr[5149:1860224] complete task 1
2017-09-27 18:04:28.591086+0800 aegewgr[5149:1860221] complete task 2
2017-09-27 18:04:28.591386+0800 aegewgr[5149:1860219] run task 3
2017-09-27 18:04:29.591845+0800 aegewgr[5149:1860219] complete task 3
假如把信號(hào)量設(shè)置為3呢？
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(3);
輸出如下：
2017-09-27 18:08:37.535634+0800 aegewgr[5169:1873722] run task 2
2017-09-27 18:08:37.535637+0800 aegewgr[5169:1873721] run task 1
2017-09-27 18:08:37.535636+0800 aegewgr[5169:1873723] run task 3
2017-09-27 18:08:38.539585+0800 aegewgr[5169:1873723] complete task 3
2017-09-27 18:08:38.539585+0800 aegewgr[5169:1873721] complete task 1
2017-09-27 18:08:38.539585+0800 aegewgr[5169:1873722] complete task 2
- dispatch_once
此函數(shù)在我們創(chuàng)建單例的時(shí)候經(jīng)常會(huì)用到，就是可以保證在應(yīng)用程序執(zhí)行中該函數(shù)只執(zhí)行一次。即使在多線(xiàn)程環(huán)境也，也可以保證百分百的安全。
寫(xiě)在文末
本來(lái)是打算寫(xiě)一篇關(guān)于多線(xiàn)程的文章的，因?yàn)橄氚袵CD介紹的全面一點(diǎn)，所以篇幅就有點(diǎn)長(zhǎng)了，另外三種方式請(qǐng)看這里。
