iOS中GCD学习笔记

1. iOS中多线程的四种方案

iOS中实现多线程目前有4种方案,最常用的是GCD和NSOperation两种,而本文主要介绍GCD概念和使用方法。


iOS中多线程的四种方案

2. Grand Central Dispatch(GCD)基本概念

GCD是苹果对多核的并行运行一种解决方案。
优点:基于C语言,简单易用,效率高,速度快,会自动管理线程生命周期,开发者只需关心GCD要执行的任务和队列。
缺点: 当GCD的场景复杂时,可能会遇到死锁。

3. GCD术语

任务和队列

任务:执行什么操作,在GCD中就是一个Block。
队列:用来存放任务,总共有两种队列,串行队列并行队列,遵循FIFO规则。

同步和异步

同步:会阻塞当前线程去执行线程内的任务,不具备开启新线程的能力
函数:dispatch_sync(dispatch_queue_t queue,dispatch_block_t block);
异步:不会阻塞当前线程,可以在新的线程中执行任务,具备开启新线程的能力
函数:dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

串行和并发

串行:一个任务执行完毕后,再执行下一个任务
并发:允许多个任务同时执行

4. Dispatch Queue

队列的类型有三种,分别是串行队列并行队列主队列(主队列本身是串行队列)。

名称 Dispatch Queue 的种类 说明
Main Dispatch Queue Serial Dispatch Queue 主线程执行
Global Dispatch Queue (HIGH) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:高
Global Dispatch Queue (DEFAULT) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:默认
Global Dispatch Queue (LOW) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:低
Global Dispatch Queue (BACKGROUND) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:后台

5. 创建和管理队列

  • 主队列:是一个特殊的串行队列,在主线程中运行,用于刷新UI。一般比较耗时的任务都会放在其他线程中运行。
//串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue;
  • 自定义创建队列: 既可以创建串行队列也可以创建并行队列。
//串行队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.leon.testQueue", NULL);
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("tcom.leon.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  //并行队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.leon.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  • 全局并行队列:系统提供的并行队列
//并行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0);

6. 把任务添加到队列中

  • 同步任务
dispatch_sync(<#queue#>, ^{
      //Task
      NSLog(@"Do some work here.");
  });
  • 异步任务
dispatch_async(<#queue#>, ^{
      //Task
      NSLog(@"Do some work here.");
  });

7. 案例与分析

问题1:在主线程中调用,以下代码结果是什么?

    NSLog(@"1"); //任务1
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2"); //任务2
    });
    NSLog(@"3"); //任务3

控制台输出

1

结果分析

  1. dispatch_sync表示是一个同步线程,会阻塞当前线程,然后把Block中任务添加到队列中执行,等到Block中任务完成后才会让当前线程继续执行。
  2. dispatch_get_main_queue表示主线程中的主队列;

首先执行任务1,打印出1,程序遇到dispatch_sync会立即阻塞当前主线程,把任务2放到主队列中, 等待任务2执行完,再执行任务3。可是主队列是按照FIFO原则执行任务,此时主队列中任务3排在任务2之前,所以要等到任务3执行完后才能执行任务2,这就会造成他们进入互相等待的局面,从而产生死锁。避免死锁的方法是在使用dispatch_sync执行任务时,传入参数的队列不要和当前线程的队列是一样的

问题2:以下代码的输出结果是什么?

 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    NSLog(@"1"); //任务1
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2"); //任务2
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"3"); //任务3
        });
        NSLog(@"4"); //任务4
    });
    NSLog(@"5"); //任务5

控制台输出

1
5
2
5和2的顺序不一定

结果分析

  1. 首先自定义创建了一个串行队列(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)。
  2. 执行任务1,打印出1。
  3. dispatch_async 是异步执行,所以当前线程不会被阻塞,会另外开启一个新线程,于是当前有两个线程在运行,管他们叫主线程和辅线程。
  4. 主线程继续执行任务5,打印出5。
  5. 辅线程执行Block中的任务。而Block中的任务和上一个例子问题1是一样的。可以按照上个例子方法分析,只会执行任务2,打印出2。由于主线程和辅线程是异步执行的,所以5和2没有先后顺序。

8. GCD其他一些特性

  • 循环执行任务
    dispatch_apply类似一个for循环,并发的执行每一项。所有任务结束后,dispatch_apply才会返回,会阻塞当前线程。如果传入队列是串行队列,要注意防止死锁现象的发生。
//循环执行任务,任务的顺序是无序列的并且会堵塞当前的线程。
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    // count: 循环执行次数
    // queue: 队列,可以是串行队列或者是并行队列
    // block: 任务
    dispatch_apply(count, queue, ^(size_t i) {
        NSLog(@"%zu %@", i, [NSThread currentThread]);
    });
  • 队列组
    队列组将很多队列添加到一个组里,当组里所有任务都执行完后,它会通过一个方法通知我们。基本流程是首先创建一个队列组,然后把任务添加到组中,最后等待队列组的执行结果。
//创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    //创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    //将执行任务添加到队列组中, 队列组只有异步方法能添加任务
    //执行3次循环
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
            NSLog(@"group-01 - %@", [NSThread currentThread]);
        }
    });
    
    //主队列执行8次循环
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (NSInteger i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"group-02 - %@", [NSThread currentThread]);
        }
    });
    
    //都完成后会自动通知
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"完成 - %@", [NSThread currentThread]);
    });
  • dispatch_once_t实现单例模式
static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        //dispatch_once中的代码只执行一次,常用来实现单例
        //创建实例变量

    });
  • GCD延迟操作
//创建队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//设置延时,单位秒
double delay = 3; 

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(delay * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
    //3秒后需要执行的任务
});

参考资料:
1.章鱼哥的iOS多线程相关学习笔记
2.GCD
3.iOS中GCD的使用小结
4.iOS多线程GCD简介
5.GCD介绍
6.GCD基础知识集合
7.关于iOS多线程,你看我就够了
8.Concurrency Programming Guide

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