GCD

GCD簡介

• Grand Central Dispatch中樞調度器
• 純C語言的，提供了非常強大的函數
• 優勢
  • GCD是蘋果公司為多核的并行運算提出的解決方案
  • GCD會自動利用更多的CPU內核(比如雙核、四核)，充分利用設備的多核
  • GCD會自動管理線程的生命周期(創建線程、調度任務、銷毀線程)
  • github上面有源碼

任務和隊列

• GCD中的核心概念
• 任務：執行什么操作，需要用函數封裝起來(同步函數|異步函數)
• 隊列：用來存放任務的
• 使用步驟
  • 定制任務
    • 確定想要做的事情
  • 將任務添加到隊列中
    • GCD會自動將隊列中的任務取出，放到對應的線程中執行
    • 任務的取出遵循隊列的FIFO原則：先進先出，后進后出
• 執行任務
  • 同步
    • dispatch_sync(dispatch_queue_t queue,dispatch_block_t block)
    • 只能在當前線程中執行任務，不具備開啟新線程的能力
  • 異步
    • dispatch_asyn
    • 可以在新的線程中執行任務，具備開啟新線程的能力

• 隊列的類型
  • 并發隊列
    • 可以讓多個任務并發執行
    • 并發功能只有在異步函數下才有效
  • 串行隊列
    • 讓任務一個接著一個的執行
• 容易混淆的術語
  • 同步異步：能不能開啟新的線程
    • 同步：只是在當前線程中執行任務，不具備開啟新線程的能力
    • 異步：可以在新的線程中執行任務，具備開啟新線程的能力
  • 并發|串行：任務的執行方式
    • 并發：允許多個任務并發執行
    • 串行：一個任務執行完畢之后，再執行下一個任務

GCD基本使用

• 四種組合方式

• 異步函數+并發隊列

  • 獲得隊列
    • dispatch_queue_t 結構體
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)創建
      • 第一個參數:C語言的字符串，給隊列起一個名字（推薦寫法：公司域名倒過來寫，后面跟上作用）名字的作用：是用來調試的
      • 第二個參數:隊列的類型，傳一個宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封裝任務并且把任務添加到隊列中
    • dispatch_async(queue,任務)
      • 第一個參數：隊列
      • 第二個參數：block可以封裝一個任務
    • 封裝任務
    • 把任務添加到隊列中
  • 會開多條線程，所有的任務是并發執行的
  • 注意：使用GCD的時候，具體開幾條線程，并不是由任務的數量來決定的，是由系統自動決定
    • 會看CPU的處理情況，線程是可以復用的

• 異步函數+串行隊列

  • 獲得隊列
    • dispatch_queue_t 結構體
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_SERIAL)創建
      • 第一個參數:C語言的字符串，給隊列起一個名字（推薦寫法：公司域名倒過來寫，后面跟上作用）
      • 第二個參數:隊列的類型，傳一個宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封裝任務并且把任務添加到隊列中
    • dispatch_async(queue,任務)
      • 第一個參數：隊列
      • 第二個參數：block可以封裝一個任務
    • 封裝任務
    • 把任務添加到隊列中
  • 會開啟一條子線程，所有的任務都是串行執行的，需要等前一個任務執行完，后面的任務才會執行

• 同步函數+并行隊列

  • 獲得隊列
    • dispatch_queue_t 結構體
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)創建
      • 第一個參數:C語言的字符串，給隊列起一個名字（推薦寫法：公司域名倒過來寫，后面跟上作用）
      • 第二個參數:隊列的類型，傳一個宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封裝任務并且把任務添加到隊列中
    • dispatch_sync(queue,任務)
      • 第一個參數：隊列
      • 第二個參數：block可以封裝一個任務
    • 封裝任務
    • 把任務添加到隊列中
  • 不會開啟新的線程，所有的任務都在當前線程中串行執行

• 同步函數+串行隊列

  • 獲得隊列
    • dispatch_queue_t 結構體
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_SERIALRENT)創建
      • 第一個參數:C語言的字符串，給隊列起一個名字（推薦寫法：公司域名倒過來寫，后面跟上作用）
      • 第二個參數:隊列的類型，傳一個宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封裝任務并且把任務添加到隊列中
    • dispatch_sync(queue,任務)
      • 第一個參數：隊列
      • 第二個參數：block可以封裝一個任務
    • 封裝任務
    • 把任務添加到隊列中
  • 不會開啟新的線程，所有的任務都在當前線程中串行執行

• 同步函數不管是串行還是并發都是串行執行任務的。

全局并發隊列

• 并發隊列

  • 隊列中的任務可以同時執行
  • 并發隊列分為兩種
    • 自己創建的并發隊列dispatch_queue_create
    • 全局并發隊列（默認存在）

• GCD默認已經提供了全局的并發隊列，供整個應用使用，可以無需手動創建

• dispatch_get_global_queue函數獲得全局的并發隊列

  • 參數一：隊列的優先級dispatch_queue_priority
    • DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 默認優先級 == 0 ，不要傳其他的，會引發線程安全問題(反轉)
  • 參數二：暫時無用，用0即可，給未來使用的

• 注意:線程的數量并不是由任務的數量決定的(是由系統決定的)

主隊列

• 串行隊列
  • 必須一個接著一個的執行，要等當前任務執行完畢之后，才能執行后面的任務
  • 串行隊列有兩種
    • 自己創建的串行隊列dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
      • DISPATCH_QUEUE_SERIAL == NULL
    • 主隊列（和主線程相關）
      • 主隊列是GCD自帶的一種特殊的串行隊列
      • 放在主隊列中的任務，都會放到主線程中執行 | 調度的時候比較特殊!
      • dispatch_get_main_queue()獲得主隊列
• 特點：
  • 凡是放在主隊列中的任務都必須要在主線程中執行
  • 本身是一個串行隊列，串行隊列的特點它都有
  • 如果主隊列中有任務需要執行，那么主隊列會安排主線程來執行當前隊列中的任務，但是在調度之前，會先檢查主線程的狀態，如果主線程空閑，如果主線程在忙，就暫停調度隊列中的任務，等到主線程空閑的時候再調度。
• 主隊列+異步函數
  • 獲得主隊列
    • dispatch_get_main_queue()
  • 添加任務到隊列中
    • dispatch_async()
  • 不會開線程，所有的任務都在主線程中串行執行
• 主隊列+同步函數
  • 獲得主隊列
    • dispatch_get_main_queue()
  • 添加任務到隊列中
    • dispatch_sync()
  • 任務并沒有執行，有一個死鎖
    • 主隊列里的任務必須要在主線程中執行
    • 主線程在執行同步函數
    • 主隊列工作模式:如果發現隊列中有任務，那么就安排主線程來執行，但是在安排之前， 會先檢查主線程的狀態(看主線程是否空閑)，如果主線程在忙，那么就暫停調度，直到主線程空閑
  • 如果在子線程中調度就不會死鎖
    • performSelectorInBackground:@selector(主隊列+同步函數) withObject:
    • 不會發生死鎖了，為什么？
      • 主線程空閑，沒有事情做，主線程就執行了任務

• 開發中，常用的是：異步函數+并發隊列|串行隊列，面試中會把代碼給你，問你打印的結果是什么

• 問題：同步函數+主隊列會死鎖？異步函數+主隊列不會死鎖？

  • 同步異步：
    • 是否具有開線程的能力
    • 同步函數同步執行任務，異步函數異步執行任務
    • 同步執行：
      • 必須要等當前任務執行完，才能執行后面的任務，如果我沒有執行，那么我后面的也別想執行
    • 異步執行：
      • 我開始執行后，可以不用等我執行完，就執行后面的任務
    • 異步函數+主隊列不會發生死鎖
      • 獲得一個主隊列
      • 同步函數
        • 封裝一個任務
        • 把任務添加到隊列中去，檢查主線程狀態(較忙）死鎖
      • 異步函數
        • 隊列中有任務，要求主線程去執行
        • 異步函數異步執行，跳過任務，把任務存在隊列中
        • 代碼執行完畢后,主線程空閑了，就回來再執行隊列里的任務，就不會發生死鎖

• 異步函數 +并發隊列 ps 同步函數+并發隊列
  • 1.start - end - 任務 - 異步
  • 2.start - 任務 - end - 同步

• 問題：同步函數+串行隊列不會發生死鎖？

  • 串行隊列，在當前線程中執行，串行隊列有任務就會執行，不會檢查主線程的狀態， 不管線程是否在忙，都會強行讓線程來執行任務

• 總結

  • 異步函數+不是主隊列就一定會開線程
  • 同步+并發：不會線程，串行執行任務
  • 同步+串行：不會開線程，串行執行任務
  • 同步+主隊列：不會開線程，死鎖
  • 異步+并發：開多條線程，并發執行任務
  • 異步+串行：開線程，串行執行任務
  • 異步+主隊列：沒有開啟新線程，串行執行任務

線程間通信

• 開子線程下載圖片
  • 異步+非主隊列
  • 獲得全局并發隊列
    • dispatch_get_global_queue(0,0)
  • 使用異步函數+并發隊列
    • dispatch_async(queue,block)
      • 確定URL
      • 把圖片的二進制數據下載到本地
        • dataWithContentsOfURL:
      • 轉化格式
        • imageWithData:
      • 顯示圖片
        • 回到主線程刷新UI
        • GCD可以嵌套
        • dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),^{
          self.imageV.image = image;
          })
  • 配置info.plist文件
• 問：回到主線程，是異步函數+主隊列，在這里可以用同步函數+主隊列嗎？
  • 可以，當前執行的是子線程，不會發生死鎖

常用函數

• 開發中比較常用的GCD函數

延遲執行

• 一段時間之后再執行任務
• 三種方法可以實現延遲執行
  • 方法一：performSelector:withObject:afterDelay:
  • 方法二：定時器NSTimer scheduledTimeWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:
  • 方法三：GCD dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,(int64_t)(3.0*NSEC_PER_SEC)),dispatch_get_main_queue),^{}
    • 默認是主隊列 ，可以改為全局并發隊列
    • 隊列決定代碼塊在哪個線程中調用
    • 主隊列 - 主線程
    • 并發隊列 - 子線程
    • 好處：可以控制在哪個線程里面執行任務
• 延遲執行內部實現原理？
  • A:先把任務提交到隊列，然后三秒之后再執行該任務(錯誤)
  • B:先等三秒的時間，然后再把任務提交到隊列
  • 正確答案:B
  • 延遲執行就是延遲提交

一次性代碼

• 只會執行一次,一輩子只會執行一次
• dispatch_once(&onceToken,^{});
• 特點：
  • 整個程序運行過程中，只會執行一次
  • 它本身是線程安全的，不用考慮線程安全的問題
• 怎么做到永遠只會執行一次呢？
  • 通過靜態變量的值來判斷的
    • static dispatch_once_t onceToken;
  • 判斷onceToken值是否等于0，不等于零就不執行了

快速迭代

• 迭代 - 遞歸 - 遍歷 - 博客ios開發中實用技巧

• 遍歷

  • for循環，開多條線程就可以提高效率
  • GCD的快速迭代dispatch_apply(10，并發隊列，^(size_t index){})
    • 參數一：遍歷多少次，size_t 類似NSInteger類型
    • 參數二：對列，看到隊列就要想，block塊在哪個線程中調用
    • 參數三：^(size_t ){}類似于for循環里面的i

• for循環與GCD的快速迭代區別

  • 快速迭代沒有順序，開始迭代的時候是按照順序開始的，誰先結束是不知道的，所以打印出的結果是沒有順序的，是并發執行的
  • GCD快速迭代：會開啟多條子線程和主線程一起并發的執行任務
  • 注意：隊列怎么傳？不能傳主隊列！不傳串行隊列，不會死鎖，不會開線程，執行方式和for循環一樣，串行執行的！傳并發隊列！！！
  • 用快速迭代就用并發隊列！！！！

• 快速迭代的應用

  • 剪切文件
    • 獲得路徑下面的子路徑(打印的是文件的名稱，剪切的時候需要的是文件的全路徑)
      文件管理者NSFileManager defaultManager]subpathsAtPath:
    • 遍歷數組(快速迭代)

dispatch_get_global_queue(0,0)
dispatch_apply(subpaths.count,queue,^(size_t){
                獲得文件的名稱
                獲得要剪切文件的全路徑(stringByAppendingPathComponent:該方法在拼接的時候會自動添加一個/)
                拼接文件的目標路徑(toFullPath)
                剪切文件
                [NSFileManager defaultManager] moveItemAtpath:toPath:error:(第一個參數：要剪切的文件在哪里？第二參數：要剪切到哪里去，全路徑；第三個參數：)
                }) 

柵欄函數

• 獲得隊列：并發
  • dispatch_queue_create("",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
  • 為什么不用全局并發隊列？
    • 柵欄函數不能使用全局并發隊列
    • 如果使用全局并發隊列，柵欄函數就不具備攔截功能，和普通的異步函數沒有任何區別
    • 使用柵欄函數，必須要自己創建隊列
• 異步函數
  • dispatch_async(queue,^{})
• 需求:真實開發中，任務和任務之間有依賴關系，有先后順序關系，要求執行123三個任務后，執行打印操作，再執行后面的456三個任務
• 柵欄函數
  • dispatch_barrier_async()一般用異步函數
  • 在柵欄函數內部執行打印操作
  • 作用：
    • 等之前的所有任務都執行完畢之后，執行柵欄函數中的任務，等我的任務執行完畢之后，在執行后面的任務
    • 前面的和后面的任務都是并發執行的

GCD隊列組(掌握)

• 和柵欄函數的功能很類似

• 1.獲得隊列

  • 全局并發隊列dispatch_get_global_queue()

• 異步函數dispatch_async(queue,^{})

• 需求，在最后攔住任務，當所有的任務執行完畢之后做一些事情！

• 隊列組(調度組)

• 2.創建隊列組dispatch_group_create()

  • 監聽隊列里面所有任務的執行情況

• 3.異步函數dispatch_group_async()

  • 第一個參數：隊列組
  • 第二個參數：隊列
  • 通過隊列組建立起隊列組和隊列以及任務之間的關系

• 4.攔截dispatch_group_notify(group,queue,^{打印操作})當隊列組中所有的任務都執行完畢之后，會調用該方法

• 隊列組是如何知道任務什么時候結束的呢？

  • 以前是把dispatch_group_async(group,queue,^{})拆分成三個方法
    • 1.創建隊列組
    • 2.獲得對列
    • 3.該方法后面的異步任務會被隊列組監聽dispatch_group_enter(group)
    • 4.使用異步函數封裝任務
    • dispatch_async(queue,^{任務1，在里面監聽,enter和leave配對使用dispatch_group_leave(group)})
    • 5.攔截通知，隊列決定block塊在哪個線程中執行 dispatch_group_notify(group,queue,^{})

• dispatch_group_async()和dispatch_async()的區別

  • 相同點：
    • 封裝任務
    • 把任務添加到隊列
  • 不同點
    • 隊列組能夠監聽該任務的執行情況(開始|結束)

• 隊列組的應用

  • 應用場景：下載圖片1，圖片2，把兩張圖片合成為一張圖片
    • 耗時操作，耗時操作放到子線程中執行
    • 要開2~3條子線程
    • 獲得一個并發隊列dispatch_get_global_queue(0,0)
    • 合成圖片操作，有一個隱藏的依賴關系
      • 隊列組
      • 柵欄函數
    • 創建隊列組dispatch_group_creat()
    • 異步函數dispatch_group_async(group,queue^{
      URL:URLWithString
      把圖片的二進制數據下載到本地dataWithContentOfURL:
      轉換格式imageWithData
      定義圖片的屬性，強引用轉換好的圖片
      })
    • 合成圖片
      • dispatch_group_notify(group,queue,^{
        開啟圖形上下文UIGraphicsBeginImageContext()
        畫圖1和2 drawInRect:
        根據上下文得到圖片 UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
        關閉上下文UIGraphicsEndImageContext()
        顯示圖片(線程間通信)
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),^{
        self.imageV.image = image;
        })
        })

補充

• GCD的其他用法

  • 使用函數的方法封裝任務dispatch_async_f()
    • 第一個參數:隊列
    • 第二個參數:函數要接收的參數NULL
    • 第三個參數：dispatch_function_t
      • void(*dispatch_function_t)(void *)
      • (*dispatch_function_t) -- run把第一個小括號替換成函數名稱
      • 第三個參數直接傳run就可以了

• 全局并發隊列與自己創建的并發隊列的區別

  • 全局并發隊列在整個應用程序中本身是默認存在的，并且對應有高優先級、默認優先級、低優先級和后臺優先級一共四個并發隊列，我們只選擇其中的一個直接拿來用，而creat函數是實打實的從頭開始去創建一個隊列
  • 在ios6.0之前，在GCD中凡是使用了create和retain的函數在最后都需要做一次release操作。而主隊列和全局并發隊列不需要我們手動release.當然了，在ios6.0之后GCD已經被納入到了ARC的內存管理范疇中，即便是使用retain或者create函數創建的對象也不再需要開發人員手動釋放，我們像對待普通OC對象一樣對待GCD就OK
  • 在使用柵欄函數的時候，蘋果官方明確規定，柵欄函數只有在和使用create函數自己創建的并發隊列一起使用的時候才有效果(沒有給出具體原因)
  • 其他區別涉及到XNU內核的系統級線程編程，不一一列舉
  • 參考
    • GCDAPI
    • Libdispatch版本源碼