我们知道在iOS开发中，一共有四种多线程技术：pthread，NSThread，GCD，NSOperation：

前两者是面向线程开发的多线程技术，需要开发者自己去维护线程的生命周期，比较繁琐。

后两者是面向队列开发的多线程技术，开发者仅仅定义想执行的任务追加到适当的Dispatch Queue（队列）中并设置一些优先级，依赖等操作就可以了，其他的事情可以交给系统来做。

GCD它是基于C语言的API，开发者只需要将任务放在block内，并指定好追加的队列，就可以完成多线程开发。

但是多线程开发时容易发生的一些问题：

·多个线程更新相同的资源：数据竞争。

·多个线程相互持续等待：死锁。

·使用太多的线程导致消耗内存。

虽然解决这些问题的代价是会使程序的复杂度上升，但是多线程技术仍然是必须使用的：因为使用多线程编程可以保证应用程序的响应性能。如果耗时操作阻塞了主线程的RunLoop，会导致用户界面无法响应用户的操作，所以必须开启子线程将耗时操作放在子线程中处理。那么我们应该怎么进行多线程开发呢？在讲解之前先看一下本文结构（GCD部分）：

队列

Dispatch Queue是执行处理的等待队列，按照任务（block）追加到队列里的顺序，先进先出执行处理。

而等待队列有两种

Serial Dispatch Queue：串行队列，等待当前执行任务处理结束的队列。

Concurrent Dispatch Queue:并发队列，不等待当前执行任务处理结束的队列。

串行队列

将任务追加到串行队列：

- (void)serialQueue{dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("serial queue",NULL);for(NSIntegerindex =0; index <6; index ++) {dispatch_async(queue, ^{NSLog(@"task index %ld in serial queue",index);        });    }}

输出：

gcd_demo[33484:2481120] task index0inserial queuegcd_demo[33484:2481120] task index1inserial queuegcd_demo[33484:2481120] task index2inserial queuegcd_demo[33484:2481120] task index3inserial queuegcd_demo[33484:2481120] task index4inserial queuegcd_demo[33484:2481120] task index5inserial queue

通过dispatch_queue_create函数可以创建队列，第一个函数为队列的名称，第二个参数是NULL和DISPATCH_QUEUE_SERIAL时，返回的队列就是串行队列。

为了避免重复代码，我在这里使用了for循环，将任务追加到了queue中。

注意，这里的任务是按照顺序执行的。说明任务是以阻塞的形式执行的：必须等待上一个任务执行完成才能执行现在的任务。也就是说：一个Serial Dispatch Queue中同时只能执行一个追加处理（任务block），而且系统对于一个Serial Dispatch Queue只生成并使用一个线程。

但是，如果我们将6个任务分别追加到6个Serial Dispatch Queue中，那么系统就会同时处理这6个任务（因为会另开启6个子线程）：

- (void)multiSerialQueue{for(NSIntegerindex =0; index <10; index ++) {//新建一个serial queuedispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("different serial queue",NULL);dispatch_async(queue, ^{NSLog(@"serial queue index : %ld",index);        });    }}

输出结果：

gcd_demo[33576:2485282] serial queue index :1gcd_demo[33576:2485264] serial queue index :0gcd_demo[33576:2485267] serial queue index :2gcd_demo[33576:2485265] serial queue index :3gcd_demo[33576:2485291] serial queue index :4gcd_demo[33576:2485265] serial queue index :5

从输出结果可以看出来，这里的6个任务并不是按顺序执行的。

需要注意的是：一旦开发者新建了一个串行队列，系统一定会开启一个子线程，所以在使用串行队列的时候，一定只创建真正需要创建的串行队列，避免资源浪费。

并发队列

将任务追加到并发队列：

- (void)concurrentQueue{dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("concurrent queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);for(NSIntegerindex =0; index <6; index ++) {dispatch_async(queue, ^{NSLog(@"task index %ld in concurrent queue",index);        });    }}

输出结果：

gcd_demo[33550:2484160] task index1inconcurrent queuegcd_demo[33550:2484159] task index0inconcurrent queuegcd_demo[33550:2484162] task index2inconcurrent queuegcd_demo[33550:2484182] task index3inconcurrent queuegcd_demo[33550:2484183] task index4inconcurrent queuegcd_demo[33550:2484160] task index5inconcurrent queue

可以看到，dispatch_queue_create函数的第二个参数是DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT。

注意，这里追加到并发队列的6个任务并不是按照顺序执行的，符合上面并发队列的定义。

扩展知识：iOS和OSX基于Dispatch Queue中的处理数，CPU核数，以及CPU负荷等当前系统的状态来决定Concurrent Dispatch Queue中并发处理的任务数。

队列的命名

现在我们知道dispatch_queue_create方法第一个参数指定了这个新建队列的名称，推荐使用逆序quan cheng全程域名(FQDN,fully qualified domain name)。这个名称可以在Xcode和CrashLog中显示出来，对bug的追踪很有帮助。

在继续讲解之前做个小总结，现在我们知道了：

·如何创建串行队列和并发队列。

·将任务追加到这两种队列里以后的执行效果。

·将任务追加到多个串行队列会使这几个任务在不同的线程执行。

实际上，系统给我们提供了两种特殊的队列，分别对应串行队列和并发队列：

系统提供的队列

Main Dispatch Queue

主队列：放在这个队列里的任务会追加到主线程的RunLoop中执行。需要刷新UI的时候我们可以直接获取这个队列，将任务追加到这个队列中。

Globle Dispatch Queue

全局并发队列：开发者可以不需要特意通过dispatch_queue_create方法创建一个Concurrent Dispatch Queue，可以将任务直接放在这个全局并发队列里面。

有一个常见的例子可以充分体现二者的使用方法：

//获取全局并发队列进行耗时操作dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{//加载图片NSData*dataFromURL = [NSDatadataWithContentsOfURL:imageURL];UIImage*imageFromData = [UIImageimageWithData:dataFromURL];dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{//获取主队列，在图片加载完成后更新UIImageViewUIImageView*imageView = [[UIImageViewalloc] initWithImage:imageFromData];                });        });

GCD的各种函数

dispatch_set_target_queue

这个函数有两个作用：

·改变队列的优先级。

·防止多个串行队列的并发执行。

改变队列的优先级

dispatch_queue_create方法生成的串行队列合并发队列的优先级都是与默认优先级的Globle Dispatch Queue一致。

如果想要变更某个队列的优先级，需要使用dispatch_set_target_queue函数。

举个🌰：创建一个在后台执行动作处理的Serial Dispatch Queue

//需求：生成一个后台的串行队列- (void)changePriority{dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("queue",NULL);dispatch_queue_tbgQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND,0);//第一个参数：需要改变优先级的队列；//第二个参数：目标队列dispatch_set_target_queue(queue, bgQueue);}

防止多个串行队列的并发执行

有时，我们将不能并发执行的处理追加到多个Serial Dispatch Queue中时，可以使用dispatch_set_target_queue函数将目标函数定为某个Serial Dispatch Queue，就可以防止这些处理的并发执行。

代码：

NSMutableArray*array = [NSMutableArrayarray];for(NSIntegerindex =0; index <5; index ++) {//5个串行队列dispatch_queue_tserial_queue = dispatch_queue_create("serial_queue",NULL);        [array addObject:serial_queue];}[array enumerateObjectsUsingBlock:^(dispatch_queue_tqueue,NSUIntegeridx,BOOL* _Nonnull stop) {dispatch_async(queue, ^{NSLog(@"任务%ld",idx);    });}];

输出：

gcd_demo[40329:2999714] 任务1gcd_demo[40329:2999726] 任务0gcd_demo[40329:2999717] 任务2gcd_demo[40329:2999715] 任务3gcd_demo[40329:2999730] 任务4

我们可以看到，如果仅仅是将任务追加到5个串行队列中，那么这些任务就会并发执行。

那接下来看看使用dispatch_set_target_queue方法以后：

//多个串行队列，设置了target queueNSMutableArray*array = [NSMutableArrayarray];dispatch_queue_tserial_queue_target = dispatch_queue_create("queue_target",NULL);for(NSIntegerindex =0; index <5; index ++) {//分别给每个队列设置相同的target queuedispatch_queue_tserial_queue = dispatch_queue_create("serial_queue",NULL);    dispatch_set_target_queue(serial_queue, serial_queue_target);    [array addObject:serial_queue];}[array enumerateObjectsUsingBlock:^(dispatch_queue_tqueue,NSUIntegeridx,BOOL* _Nonnull stop) {dispatch_async(queue, ^{NSLog(@"任务%ld",idx);    });}];

输出：

gcd_demo[40408:3004382] 任务0gcd_demo[40408:3004382] 任务1gcd_demo[40408:3004382] 任务2gcd_demo[40408:3004382] 任务3gcd_demo[40408:3004382] 任务4

很显然，这些任务就按顺序执行了。

dispatch_after

dispatch_after解决的问题：某个线程里，在指定的时间后处理某个任务：

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3*NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{NSLog(@"三秒之后追加到队列");});

注意：不是在3秒之后处理任务，准确来说是3秒之后追加到队列。所以说，如果这个线程的runloop执行1/60秒一次，那么这个block最快会在3秒后执行，最慢会在（3+1/60）秒后执行。而且，如果这个队列本身还有延迟，那么这个block的延迟执行时间会更多。

dispatch_group

·如果遇到这样到需求：全部处理完多个预处理任务(block_1 ~ 4)后执行某个任务（block_finish），我们有两个方法：

·如果预处理任务需要一个接一个的执行：将所有需要先处理完的任务追加到Serial Dispatch Queue中，并在最后追加最后处理的任务(block_finish)。

·如果预处理任务需要并发执行：需要使用dispatch_group函数，将这些预处理的block追加到global dispatch queue中。

分别详细讲解一下两种需求的实现方式：

预处理任务需要一个接一个的执行：

这个需求的实现方式相对简单一点，只要将所有的任务（block_1 ~ 4 + block_finish）放在一个串行队列中即可，因为都是按照顺序执行的，只要不做多余的事情，这些任务就会乖乖地按顺序执行。

预处理任务需要一个接一个的执行：

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);for(NSIntegerindex =0; index <5; index ++) {        dispatch_group_async(group, queue, ^{NSLog(@"任务%ld",index);        });}dispatch_group_notify(group, queue, ^{NSLog(@"最后的任务");});

输出：

gcd_demo[40905:3057237] 任务0gcd_demo[40905:3057235] 任务1gcd_demo[40905:3057234] 任务2gcd_demo[40905:3057253] 任务3gcd_demo[40905:3057237] 任务4gcd_demo[40905:3057237] 最后的任务

因为这些预处理任务都是追加到global dispatch queue中的，所以这些任务的执行任务的顺序是不定的。但是最后的任务一定是最后输出的。

dispatch_group_notify函数监听传入的group中任务的完成，等这些任务全部执行以后，再将第三个参数（block）追加到第二个参数的queue（相同的queue）中。

dispatch_group_wait

dispatch_group_wait 也是配合dispatch_group 使用的，利用这个函数，我们可以设定group内部所有任务执行完成的超时时间。

一共有两种情况：超时的情况和没有超时的情况：

超时的情况：

- (void)dispatch_wait_1{    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);for(NSIntegerindex =0; index <5; index ++) {        dispatch_group_async(group, queue, ^{for(NSIntegeri =0; i<1000000000; i ++) {            }NSLog(@"任务%ld",index);        });    }    dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,1ull *NSEC_PER_SEC);longresult = dispatch_group_wait(group, time);if(result ==0) {NSLog(@"group内部的任务全部结束");    }else{NSLog(@"虽然过了超时时间，group还有任务没有完成");    }}

输出：

gcd_demo[41277:3087481] 虽然过了超时时间，group还有任务没有完成，结果是判定为超时gcd_demo[41277:3087563] 任务0gcd_demo[41277:3087564] 任务2gcd_demo[41277:3087579] 任务3gcd_demo[41277:3087566] 任务1gcd_demo[41277:3087563] 任务4

没有超时的情况：

- (void)dispatch_wait_2{    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);for(NSIntegerindex =0; index <5; index ++) {        dispatch_group_async(group, queue, ^{for(NSIntegeri =0; i<100000000; i ++) {            }NSLog(@"任务%ld",index);        });    }    dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,1ull *NSEC_PER_SEC);longresult = dispatch_group_wait(group, time);if(result ==0) {NSLog(@"group内部的任务全部结束");    }else{NSLog(@"虽然过了超时时间，group还有任务没有完成");    }}

输出：

gcd_demo[41357:3092079] 任务2gcd_demo[41357:3092076] 任务3gcd_demo[41357:3092092] 任务1gcd_demo[41357:3092077] 任务0gcd_demo[41357:3092079] 任务4gcd_demo[41357:3091956] group内部的任务全部结束，在超时的时间以内完成，结果判定为没有超时

注意：

一旦调用dispatch_group_wait以后，当经过了函数中指定的超时时间后 或者 指定的group内的任务全部执行后会返回这个函数的结果：

经过了函数中指定的超时时间后，group内部的任务没有全部完成，判定为超时，否则，没有超时

指定的group内的任务全部执行后，经过的时间长于超时时间，判定为超时，否则，没有超时。

也就是说：

如果指定的超时时间为DISPATCH_TIME_NOW，那么则没有等待，立即判断group内的任务是否完成。

可以看出，指定的超时时间为DISPATCH_TIME_NOW的时候相当于dispatch_group_notify函数的使用：判断group内的任务是否都完成。

然而dispatch_group_notify函数是作者推荐的，因为通过这个函数可以直接设置最后任务所被追加的队列，使用起来相对比较方便。

dispatch_barrier_async

关于解决数据竞争的方法：读取处理是可以并发的，但是写入处理却是不允许并发执行的。

所以合理的方案是这样的：

·读取处理追加到concurrent dispatch queue中

·写入处理在任何一个读取处理没有执行的状态下，追加到serial dispatch queue中（也就是说，在写入处理结束之前，读取处理不可执行）。

我们看看如何使用dispatch_barrier_async来解决这个问题。

为了帮助大家理解，我构思了一个例子：

·3名董事和总裁开会，在每个人都查看完合同之后，由总裁签字。

·总裁签字之后，所有人再审核一次合同。

这个需求有三个关键点：

·关键点1：所有与会人员查看和审核合同，是同时进行的，无序的行为。

·关键点2：只有与会人员都查看了合同之后，总裁才能签字。

·关键点3: 只有总裁签字之后，才能进行审核。

用代码看一下：

- (void)dispatch_barrier{dispatch_queue_tmeetingQueue = dispatch_queue_create("com.meeting.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"总裁查看合同");    });dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"董事1查看合同");    });dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"董事2查看合同");    });dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"董事3查看合同");    });    dispatch_barrier_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"总裁签字");    });dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"总裁审核合同");    });dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"董事1审核合同");    });dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"董事2审核合同");    });dispatch_async(meetingQueue, ^{NSLog(@"董事3审核合同");    });}

输出结果：

gcd_demo[41791:3140315] 总裁查看合同gcd_demo[41791:3140296] 董事1查看合同gcd_demo[41791:3140297] 董事3查看合同gcd_demo[41791:3140299] 董事2查看合同gcd_demo[41791:3140299] 总裁签字gcd_demo[41791:3140299] 总裁审核合同gcd_demo[41791:3140297] 董事1审核合同gcd_demo[41791:3140296] 董事2审核合同gcd_demo[41791:3140320] 董事3审核合同

在这里，我们可以将meetingQueue看成是会议的时间线。总裁签字这个行为相当于写操作，其他都相当于读操作。使用dispatch_barrier_async以后，之前的所有并发任务都会被dispatch_barrier_async里的任务拦截掉，就像函数名称里的“栅栏”一样。

因此，使用Concurrent Dispatch Queue 和 dispatch_barrier_async 函数可以实现高效率的数据库访问和文件访问。

dispatch_sync

到目前为止的所有例子都使用的是异步函数，有异步就一定会有同步，那么现在就来区分一下同步和异步函数的区别：

·dispatch_async：异步函数，这个函数会立即返回，不做任何等待，它所指定的block“非同步地”追加到指定的队列中。

·dispatch_sync：同步函数，这个函数不会立即返回，它会一直等待追加到特定队列中的制定block完成工作后才返回，所以它的目的（也是效果）是阻塞当前线程。

举个例子：

- (void)dispatch_sync_1{//同步处理NSLog(@"%@",[NSThreadcurrentThread]);NSLog(@"同步处理开始");    __blockNSIntegernum =0;dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);dispatch_sync(queue, ^{//模仿耗时操作for(NSIntegeri =0; i<1000000000; i ++) {            num++;        }NSLog(@"%@",[NSThreadcurrentThread]);NSLog(@"同步处理完毕");    });NSLog(@"%ld",num);NSLog(@"%@",[NSThreadcurrentThread]);}

输出结果：

gcd_demo[5604:188687] {number =1, name = main}gcd_demo[5604:188687] 同步处理开始gcd_demo[5604:188687] {number =1, name = main}gcd_demo[5604:188687] 同步处理完毕gcd_demo[5604:188687]1000000000gcd_demo[5604:188687] {number =1, name = main}

在最开始的时候只打印前两行，循环完毕之后才打印后面的内容。

因为是同步函数，它阻塞了当前线程（主线程），所以只能等到block内部的任务都结束后，才能打印下面的两行。

但是如果使用异步函数会怎样呢？

- (void)dispatch_sync_2{//异步处理NSLog(@"%@",[NSThreadcurrentThread]);NSLog(@"异步处理开始");    __blockNSIntegernum =0;dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);dispatch_async(queue, ^{//模仿耗时操作for(NSIntegeri =0; i<1000000000; i ++) {            num++;        }NSLog(@"%@",[NSThreadcurrentThread]);NSLog(@"异步处理完毕");    });NSLog(@"%ld",num);NSLog(@"%@",[NSThreadcurrentThread]);}

输出：

gcd_demo[5685:194233] {number =1, name = main}gcd_demo[5685:194233] 异步处理开始gcd_demo[5685:194233]0gcd_demo[5685:194233] {number =1, name = main}gcd_demo[5685:194280] {number =3, name = (null)}gcd_demo[5685:194280] 异步处理完毕

我们可以看到，不同于上面的情况，block下面的两个输出是先打印的（因为没有经过for循环的计算，num的值是0）。因为是异步处理，所以没有等待block中任务的完成就立即返回了。

了解了同步异步的区别之后，我们看一下使用同步函数容易发生的问题：如果给同步函数传入的队列是串行队列的时候就会容易造成死锁。看一下一个死锁的例子：

- (void)dispatch_sync_3{NSLog(@"任务1");dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_main_queue();dispatch_sync(queue, ^{NSLog(@"任务2");    });NSLog(@"任务3");}

上面的代码只能输出任务1，并形成死锁。

因为任务2被追加到了主队列的最后，所以它需要等待任务3执行完成。

但又因为是同步函数，任务3也在等待任务2执行完成。

二者互相等待，所以形成了死锁。

dispatch_apply

通过dispatch_apply函数，我们可以按照指定的次数将block追加到指定的队列中。并等待全部处理执行结束。

- (void)dispatch_apply_1{dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);    dispatch_apply(10, queue, ^(size_t index) {NSLog(@"%ld",index);    });NSLog(@"完毕");}

gcd_demo[6128:240332]1gcd_demo[6128:240331]0gcd_demo[6128:240334]2gcd_demo[6128:240332]4gcd_demo[6128:240334]6gcd_demo[6128:240331]5gcd_demo[6128:240332]7gcd_demo[6128:240334]8gcd_demo[6128:240331]9gcd_demo[6128:240259]3gcd_demo[6128:240259] 完毕

我们也可以用这个函数来遍历数组，取得下标进行操作:

- (void)dispatch_apply_2{NSArray*array = @[@1,@10,@43,@13,@33];dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);    dispatch_apply([array count], queue, ^(size_t index) {NSLog(@"%@",array[index]);    });NSLog(@"完毕");}

输出：

gcd_demo[6180:244316]10gcd_demo[6180:244313]1gcd_demo[6180:244316]33gcd_demo[6180:244314]43gcd_demo[6180:244261]13gcd_demo[6180:244261] 完毕

我们可以看到dispatch_apply函数与dispatch_sync函数同样具有阻塞的作用（dispatch_apply函数返回后才打印完毕）。

我们也可以在dispatch_async函数里执行dispatch_apply函数：

- (void)dispatch_apply_3{dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);dispatch_async(queue, ^{NSArray*array = @[@1,@10,@43,@13,@33];        __blockNSIntegersum =0;        dispatch_apply([array count], queue, ^(size_t index) {NSNumber*number = array[index];NSIntegernum = [number integerValue];            sum += num;        });dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{//回到主线程，拿到总和NSLog(@"完毕");NSLog(@"%ld",sum);        });    });}

dispatch_suspend/dispatch_resume

挂起函数调用后对已经执行的处理没有影响，但是追加到队列中但是尚未执行的处理会在此之后停止执行。

dispatch_suspend(queue);

dispatch_resume(queue);

dispatch_once

通过dispatch_once处理的代码只执行一次，而且是线程安全的：

- (void)dispatch_once_1{dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);for(NSIntegerindex =0; index <5; index++) {dispatch_async(queue, ^{            [selfonceCode];        });    }}- (void)onceCode{staticdispatch_once_tonceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{NSLog(@"只执行一次的代码");    });}

输出：

gcd_demo[7556:361196] 只执行一次的代码

该函数主要用于单例模式的使用。