2017-07-29iOS開發
導語：在GCD的使用中，需要考慮控制最大并發數 和 線程同步這兩個問題，本文主要介紹GCD中如何控制最大并發數 。
一、概述
1、GCD并發的困擾
在GCD中有兩種隊列，分別是串行隊列和并發隊列。在串行隊列中，同一時間只有一個任務在執行，不能充分利用多核 CPU 的資源，效率較低。
并發隊列可以分配多個線程，同時處理不同的任務；效率雖然提升了，但是多線程的并發是用時間片輪轉方法實現的，線程創建、銷毀、上下文切換等會消耗CPU 資源。
目前iPhone的處理器是多核（2個、4個），適當的并發可以提高效率，但是無節制地并發，如將大量任務不加思索就用并發隊列來執行，這只會大量增加線程數，搶占CPU資源，甚至會擠占掉主線程的 CPU 資源（極端情況）。
此外，提交給并發隊列的任務中，有些任務內部會有全局的鎖（如 CoreText 繪制時的 CGFont 內部鎖），會導致線程休眠、阻塞；一旦這類任務多，并發隊列還需要創建新的線程來執行其他任務；這種情況下，線程數大量增加是避免不了的。
2、優雅的NSOperationQueue
NSOperationQueue是iOS提供的工作隊列，開發者只需要將任務封裝在NSOperation的子類（NSBlockOperation、NSInvocationOperation或自定義NSOperation子類）中，然后添加進NSOperationQueue隊列，隊列就會按照優先順序及工作的從屬依賴關系(如果有的話)組織執行。
NSOperationQueue中，已經考慮到了最大并發數的問題，并提供了maxConcurrentOperationCount屬性設置最大并發數(該屬性需要在任務添加到隊列中之前進行設置)。maxConcurrentOperationCount默認值是-1；如果值設為0，那么不會執行任何任務；如果值設為1，那么該隊列是串行的；如果大于1，那么是并行的。
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init]；queue.maxConcurrentOperationCount = 2;//添加Operation任務...
第三方庫如SDWebImage庫和AFNetworking 中就是采用NSOperationQueue來控制最大并發數的。
說明：NSOperationQueue使用詳見多線程編程3 - NSOperationQueue 和 NSOperation
3、我們該怎么辦
GCD多線程方案很優秀，在iOS 4 與 MacOS X 10.6之后，NSOperationQueue的底層就是用GCD來實現的。
NSOperationQueue在控制最大并發數上的確很方便，但是GCD也提供了某些機制可以實現控制最大并發數的效果。
開發中NSOperationQueue和GCD都可以用，視場景而定（個人更喜歡用GCD）。
二、QSDispatchQueue方案
1、GCD的信號量機制(dispatch_semaphore）
信號量是一個整型值，有初始計數值；可以接收通知信號和等待信號。當信號量收到通知信號時，計數+1；當信號量收到等待信號時，計數-1；如果信號量為0，線程會被阻塞，直到信號量大于0，才會繼續下去。
使用信號量機制可以實現線程的同步，也可以控制最大并發數。以下是如何控制最大并發數的代碼。
dispatch_queue_t workConcurrentQueue = dispatch_queue_create(
"cccccccc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_queue_t serialQueue
= dispatch_queue_create("sssssssss",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch
_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(3);for (NSInteger
i = 0; i < 10; i++) { ?dispatch_async(serialQueue, ^{ ? ? ?dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER); ? ? ?dispatch_async(workConcurrentQueue, ^{ ? ? ? ? ?NSLog(@"thread-info:%@開始執行任務%d",[NSThread
currentThread],(int)i); ? ? ? ? ?sleep(1); ? ? ? ? ?NSLog(@"thread-info:%@結束執行任務%d",[NSThread
currentThread],(int)i); ? ? ? ? ?dispatch_semaphore_signal(semaphore);}); ?});}NSLog(@"主線程...!");
說明：從執行結果中可以看出，雖然將10個任務都異步加入了并發隊列，但是信號量機制控制了最大線程并發數，始終是3個線程在執行任務。此外，這些任務也沒有阻塞主線程。
2、QSDispatchQueue方案的實現
1）直接在代碼中使用GCD的信號量，不夠優雅，代碼也很冗余；基于此，QSDispatchQueue方案出來了。(代碼很簡單，一共兩個文件)
2）QSDispatchQueue方法聲明如下：
//QSDispatchQueue.h@interface QSDispatchQueue : NSObject#pragma mark
- main queue + global queue/** 全局并發隊列的最大并發數，默認4 */+ (QSDispatchQueue *)mainThreadQueue;+ (QSDispatchQueue *)defaultGlobalQueue;+ (QSDispatchQueue *)lowGlobalQueue;+ (QSDispatchQueue *)highGlobalQueue;+ (QSDispatchQueue *)backGroundGlobalQueue;#pragma mark -@property
(nonatomic,assign,readonly)NSUInteger concurrentCount;- (instancetype)init;/** 默認最大并發數是1 @param queue 并發隊列 */- (instancetype)initWithQueue:(dispatch_queue_t)queue;/** @param queue 并發隊列 @param concurrentCount 最大并發數，應大于1 */- (instancetype)initWithQueue:(dispatch_queue_t)queue
concurrentCount:(NSUInteger)concurrentCount;//同步-
(void)
sync:(dispatch_block_t)block;//異步- (void)async:
(dispatch
_block_t)block;@end
3、QSDispatchQueue方案的使用
dispatch_queue_t workConcurrentQueue = dispatch_queue_create(
"cccccccc",
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
QSDispatchQueue *queue = [[QSDispatchQueue alloc]initWithQueue:
workConcurrentQueue concurrentCount:3];for (NSInteger i = 0; i < 10;
i++) { ? ?[queue async:^{ ? ? ? ?NSLog(@"thread-info:%@開始執行任務%d",
[NSThread currentThread],(int)i); ? ? ? ?sleep(1); ? ? ? ?NSLog(@"thread-info:%@結束執行任務%d",
[NSThread currentThread],(int)i); ? ?}];}NSLog(@"主線程任務...");
執行結果如下圖：
說明：從執行結果中來看，通過QSDispatchQueue方案也到達了最大線程并發數的目的。
使用QSDispatchQueue方案，代碼更簡潔，讓開發者不用去時刻注意信號量的處理，只關注任務即可。
三、小結
在iOS開發中，我們常將耗時任務提交給GCD的并發隊列，但是并發隊列并不會去管理最大并發數，無限制提交任務給并發隊列，會給性能帶來問題。
YYKit組件中的YYDispatchQueuePool也能控制并發隊列的并發數；其思路是為不同優先級創建和 CPU 數量相同的 serial queue，每次從 pool 中獲取 queue 時，會輪詢返回其中一個 queue。
QSDispatchQueue是使用信號量讓并發隊列中的任務并發數得到抑制；YYDispatchQueuePool是讓一定數量的串行隊列代替并發隊列，避開了并發隊列不好控制并發數的問題。
