1. 简介
Grand Central Dispatch(GCD) 是 Apple 为多核的并行运算提出的解决方案。它主要用于优化应用程序以支持多核处理器以及其他对称多处理系统。它是一个在线程池模式的基础上执行的并发任务。在 Mac OS X 10.6 雪豹中首次推出，也可在 iOS4 及以上版本使用。
为什么要用 GCD 呢？优点具体如下：
①、GCD 可用于多核的并行运算
②、GCD 会自动利用更多的 CPU 内核 (比如双核、四核)
③、GCD 会自动管理线程的生命周期 (创建线程、调度任务、销毁线程)
④、程序员只需要告诉 GCD 想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码
2. 任务和队列
学习 GCD 之前，先来了解 GCD 中两个核心概念：任务和队列 (Dispatch Queue)。
1、任务
执行操作的意思，即在线程中执行的那段代码。在 GCD 中是放在 block 里的。
2、执行任务
同步执行（sync）和异步执行（async）。两者的主要区别是：是否等待队列的任务执行结束，以及是否具备开启新线程的能力。
同步执行
①、同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列里面的任务完成之后再继续执行。
②、只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。
异步执行
①、异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。
②、可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力。
异步执行是否开启新线程与任务所指定的队列类型有关，并不一定开启新线程。
3、队列
执行任务的等待队列，即用来存放任务的队列。
队列是一种特殊的线性表，采用 FIFO(先进先出) 的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。GCD 会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行，每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。
在 GCD 中有两种队列：串行队列和并发队列。两者都符合 FIFO 的原则。两者的主要区别是：执行顺序不同，以及开启线程数不同。
串行队列 (Serial Dispatch Queue)
每次只有一个任务被执行。让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
并发队列(Concurrent Dispatch Queue)
可以让多个任务并发（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）
并发队列的并发功能只有在异步 dispatch_async() 函数下才有效
3. GCD 的使用步骤
GCD 的使用步骤：
①、创建一个队列 (串行队列或并发队列)
②、将任务追加到队列，然后系统就会根据任务类型同步执行或异步执行
1、队列的创建
/* 创建队列
参数 1：队列的唯一标识符，用于 DEBUG(可为空)，Dispatch Queue 的名称推荐使用应用程序 ID 这种逆序全程域名
参数 2：用来识别是串行队列还是并发队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL 表示串行队列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并发队列。
*/
// 创建串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 设为 NULL 时默认是 DISPATCH_QUEUE_SERIAL
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", NULL);
// 创建并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
2、队列的获取
①、GCD 提供了一种特殊的串行队列：主队列 Main Dispatch Queue。
- 所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行。
- 可使用 dispatch_get_main_queue() 获得主队列。
- 主队列一般运行一些需要与主线程同步的一些短时任务
// 主队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
②、GCD 默认提供了全局并发队列 Global Dispatch Queue。
/*
参数 1：表示队列优先级，一般用 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT。
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH // 高
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT // 中
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW // 低
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND // 后台
参数 2：暂时没用，用 0 即可。
*/
// 全局并发队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
③、获取当前队列 dispatch_get_current_queue() 。如果在队列执行任务中调用，返回执行此任务的队列；如果在主线程中调用，将返回主队列；如果在一般线程(非主线程线程非队列执行任务)中调用，返回 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 全局队列。
3、任务的创建
// 创建同步执行任务
dispatch_sync(queue, ^{
// sync code
});
// 创建异步执行任务
dispatch_async(queue, ^{
// async code
});
虽然使用 GCD 只需两步，但既然有两种队列（串行队列/并发队列），两种任务执行方式（同步执行/异步执行），那么就有了四种不同的组合方式：
①、同步执行 + 并发队列
②、异步执行 + 并发队列
③、同步执行 + 串行队列
④、异步执行 + 串行队列
实际上，刚才还说了两种特殊队列：全局并发队列、主队列。全局并发队列可以作为普通并发队列来使用。但是主队列因为有点特殊，所以我们就又多了两种组合方式。这样就有六种不同的组合方式了。
⑤、同步执行 + 主队列
⑥、异步执行 + 主队列
4. GCD 的基本使用
1、同步执行 + 并发队列
/**
* 同步执行 + 并发队列
* 特点：在当前线程中执行任务，不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务。
*/
- (void)syncConcurrent
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
NSLog(@"end---");
}
2018-11-06 10:34:03.808335+0800 Demo[1554:34564] begin---<NSThread: 0x60400006efc0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:34:05.810247+0800 Demo[1554:34564] 1---<NSThread: 0x60400006efc0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:34:07.810595+0800 Demo[1554:34564] 1---<NSThread: 0x60400006efc0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:34:09.812022+0800 Demo[1554:34564] 2---<NSThread: 0x60400006efc0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:34:11.813398+0800 Demo[1554:34564] 2---<NSThread: 0x60400006efc0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:34:11.813808+0800 Demo[1554:34564] end---<NSThread: 0x60400006efc0>{number = 1, name = main}
从同步执行 + 并发队列可以看出：
①、所有任务都是在当前线程中执行，没有开启新的线程（同步执行不具备开启新线程的能力）。
②、所有任务都是在 begin 和 end 之间执行的（同步任务需要等待队列的任务执行结束后再继续向下执行）。
③、任务是按顺序执行的。按顺序执行的原因：虽然并发队列可以开启多个线程，并同时执行多个任务。但是因为本身不能创建新线程，只有当前线程这一个线程，所以也就不存在并发。而且当前线程只有等待当前队列中正在执行的任务执行完毕之后，才能继续接着执行下面的操作。所以任务只能一个接一个按顺序执行，不能同时被执行。
2、异步执行 + 并发队列
/**
* 异步执行 + 并发队列
* 特点：可以开启多个线程，任务交替(同时)执行。
*/
- (void)asyncConcurrent
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 10:42:02.321247+0800 Demo[1897:40682] begin---<NSThread: 0x604000076840>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:42:02.322715+0800 Demo[1897:40682] end---<NSThread: 0x604000076840>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:42:04.326232+0800 Demo[1897:40753] 2---<NSThread: 0x60400086dc00>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 10:42:04.326292+0800 Demo[1897:40726] 1---<NSThread: 0x604000870a80>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 10:42:06.326719+0800 Demo[1897:40753] 2---<NSThread: 0x60400086dc00>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 10:42:06.326719+0800 Demo[1897:40726] 1---<NSThread: 0x604000870a80>{number = 6, name = (null)}
从异步执行 + 并发队列可以看出：
①、除了当前线程（主线程），系统又开启了 2 个线程，并且任务是交替/同时执行的。（异步执行具备开启新线程的能力，并发队列可开启多个线程，并同时执行多个任务）
②、所有任务是在 begin 和 end 之后才执行的。说明当前线程没有等待，而是直接开启了新线程，在新线程中执行任务（异步执行不做等待）。
3、同步执行 + 串行队列
/**
* 同步执行 + 串行队列
* 特点：不会开启新线程，在当前线程执行任务。任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。
*/
- (void)syncSerial
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 10:59:49.869891+0800 Demo[6015:59485] begin---<NSThread: 0x604000078140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:59:51.870232+0800 Demo[6015:59485] 1---<NSThread: 0x604000078140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:59:53.871726+0800 Demo[6015:59485] 1---<NSThread: 0x604000078140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:59:55.873882+0800 Demo[6015:59485] 2---<NSThread: 0x604000078140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:59:57.875185+0800 Demo[6015:59485] 2---<NSThread: 0x604000078140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 10:59:57.875652+0800 Demo[6015:59485] end---<NSThread: 0x604000078140>{number = 1, name = main}
从同步执行 + 串行队列可以看出：
①、所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，并没有开启新的线程。（同步执行不具备开启新线程的能力）
②、所有任务都是在 begin 和 end 之间执行。（同步任务需要等待队列的任务执行结束）
③、任务是按顺序执行的。（串行队列每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）
4、异步执行 + 串行队列
/**
* 异步执行 + 串行队列
* 特点：会开启新线程，但是因为任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。
*/
- (void)asyncSerial
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 11:05:59.908272+0800 Demo[6158:63115] begin---<NSThread: 0x60000007b700>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:05:59.908455+0800 Demo[6158:63115] end---<NSThread: 0x60000007b700>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:06:01.912996+0800 Demo[6158:63184] 1---<NSThread: 0x60400047f1c0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:06:03.913909+0800 Demo[6158:63184] 1---<NSThread: 0x60400047f1c0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:06:05.919900+0800 Demo[6158:63184] 2---<NSThread: 0x60400047f1c0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:06:07.925497+0800 Demo[6158:63184] 2---<NSThread: 0x60400047f1c0>{number = 5, name = (null)}
在异步执行 + 串行队列可以看出：
①、开启了一条新线程。（异步执行具备开启新线程的能力，串行队列只开启一个线程）
②、所有任务是在 begin 和 end 之后才开始执行的。（异步执行不会做任何等待，可以继续向下执行）
③、任务是按顺序执行的。（串行队列每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）
5、主线程 + 同步执行 + 主队列
/**
* 主线程 + 同步执行 + 主队列
* 特点：互相等待，死锁，卡住不执行。
*/
- (void)syncMain
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 11:12:23.738025+0800 Demo[6245:66454] begin---<NSThread: 0x600000070f00>{number = 1, name = main}
在主线程 + 同步执行 + 主队列可以看出：
①、在主线程中使用同步执行 + 主队列，追加到主线程的任务 1、任务 2 都不执行了，end 也没有打印，在 XCode9 上还会崩溃 Thread 1: EXC_BAD_INSTRUCTION (code=EXC_I386_INVOP, subcode=0x0)。
这是因为在主线程中执行 syncMain 方法，相当于把 syncMain 任务放到了主线程的队列中。而同步执行会等待当前队列中的任务执行完毕，才会接着执行。那么任务 1 被追加到主队列中，任务 1 就在等待主线程处理完 syncMain 任务，而 syncMain 任务需要等待任务 1 执行完毕，才能接着执行。
6、其他线程 + 同步执行 + 主队列
// 使用 NSThread 的 detachNewThreadSelector 方法会创建线程，并自动启动线程执行 selector 任务
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(syncMain) toTarget:self withObject:nil];
- (void)syncMain
{
}
2018-11-06 11:17:49.188742+0800 Demo[6350:69796] begin---<NSThread: 0x60400066ea80>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:17:51.240936+0800 Demo[6350:69721] 1---<NSThread: 0x60000006d1c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:17:53.242637+0800 Demo[6350:69721] 1---<NSThread: 0x60000006d1c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:17:55.245595+0800 Demo[6350:69721] 2---<NSThread: 0x60000006d1c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:17:57.246642+0800 Demo[6350:69721] 2---<NSThread: 0x60000006d1c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:17:57.247114+0800 Demo[6350:69796] end---<NSThread: 0x60400066ea80>{number = 5, name = (null)}
在其他线程 + 同步执行 + 主队列可以看出：
①、所有任务都是在主线程（非当前线程）中执行的，没有开启新的线程。（所有放在主队列中的任务都会在主线程中执行）
②、所有任务都是在 begin 和 end 之间执行。（同步任务需要等待队列的任务执行结束）
③、任务是按顺序执行的。（主队列是串行队列，每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）
为什么现在就不会卡住了呢？
因为 syncMain 任务放到了其他线程里，而任务 1、任务 2 都在追加到主队列中，这三个任务都会在主线程中执行。syncMain 任务在其他线程中执行到追加任务 1 到主队列中，因为主队列现在没有正在执行的任务，所以会直接执行主队列的任务 1，等任务 1 执行完毕，再接着执行任务 2。所以这里不会卡住线程。
7、异步执行 + 主队列
/**
* 异步执行 + 主队列
* 特点：只在主线程中执行任务，执行完一个任务，再执行下一个任务
*/
- (void)asyncMain
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 11:25:19.545759+0800 Demo[6516:74337] begin---<NSThread: 0x600000067400>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:25:19.545931+0800 Demo[6516:74337] end---<NSThread: 0x600000067400>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:25:21.590202+0800 Demo[6516:74337] 1---<NSThread: 0x600000067400>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:25:23.591812+0800 Demo[6516:74337] 1---<NSThread: 0x600000067400>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:25:25.592395+0800 Demo[6516:74337] 2---<NSThread: 0x600000067400>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:25:27.593861+0800 Demo[6516:74337] 2---<NSThread: 0x600000067400>{number = 1, name = main}
在异步执行 + 主队列可以看出：
①、所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，并没有开启新的线程。（虽然异步执行具备开启线程的能力，但因为是主队列，所以所有任务都在主线程中）
②、所有任务都是在 begin 和 end 之后才开始执行的。（异步执行不会做任何等待，可以继续之后的代码）
③、任务是按顺序执行的。（因为主队列是串行队列，每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）
5. GCD 线程间的通信
在 iOS 开发过程中，一般在主线程里边进行 UI 刷新，如：点击、滚动、拖拽等事件。通常把一些耗时的操作放在其他线程，比如图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时，需要回到主线程，那么就用到了线程之间的通讯。
/**
* 线程间通信
*/
- (void)communication
{
// 获取全局并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 获取主队列
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(queue, ^{
// 异步追加任务
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
// 回到主线程
dispatch_async(mainQueue, ^{
// 追加在主线程中执行的任务
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
});
});
}
2018-11-06 11:30:15.711245+0800 Demo[6601:77234] 1---<NSThread: 0x604000464f40>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:30:17.716410+0800 Demo[6601:77234] 1---<NSThread: 0x604000464f40>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:30:19.717905+0800 Demo[6601:77183] 2---<NSThread: 0x60400007e2c0>{number = 1, name = main}
可以看到在其他线程中先执行任务，执行完了之后回到主线程执行主线程的相应操作。
6. GCD 的其他方法
1、GCD 栅栏方法：dispatch_barrier_async()
有时需要异步执行两组操作，而且第一组操作执行完之后，才能开始执行第二组操作。这时就需要一个相当于栅栏一样的方法将两组异步执行的操作组给分割开来，当然这里的操作组里可以包含一个或多个任务。这就需要用到 dispatch_barrier_async() 方法在两个操作组间形成栅栏。
dispatch_barrier_async() 函数会等待前边追加到并发队列中的任务全部执行完毕之后，再将指定的任务追加到该异步队列中。然后在 barrier 函数追加的任务执行完毕之后，异步队列才恢复为一般动作，接着追加任务到该异步队列并开始执行。具体如下图所示：
/**
* 栅栏方法 dispatch_barrier_async
*/
- (void)barrier
{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_barrier_async(queue, ^{
// 追加任务 barrier
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"barrier---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 4
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"4---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
}
2018-11-06 11:35:27.473207+0800 Demo[6710:80373] 1---<NSThread: 0x60000047db80>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:35:27.473220+0800 Demo[6710:80374] 2---<NSThread: 0x6040004718c0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 11:35:29.475398+0800 Demo[6710:80373] 1---<NSThread: 0x60000047db80>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 11:35:29.475395+0800 Demo[6710:80374] 2---<NSThread: 0x6040004718c0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 11:35:31.480012+0800 Demo[6710:80374] barrier---<NSThread: 0x6040004718c0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 11:35:33.486032+0800 Demo[6710:80374] barrier---<NSThread: 0x6040004718c0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 11:35:35.492060+0800 Demo[6710:80371] 4---<NSThread: 0x6000002785c0>{number = 8, name = (null)}
2018-11-06 11:35:35.492087+0800 Demo[6710:80374] 3---<NSThread: 0x6040004718c0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 11:35:37.496697+0800 Demo[6710:80374] 3---<NSThread: 0x6040004718c0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 11:35:37.496715+0800 Demo[6710:80371] 4---<NSThread: 0x6000002785c0>{number = 8, name = (null)}
在 dispatch_barrier_async() + 同步队列 执行结果中可以看出：
①、在执行完栅栏前面的操作之后，才执行栅栏操作，最后再执行栅栏后边的操作。
dispatch_barrier_async() + 主队列
2018-11-06 11:40:12.830067+0800 Demo[6816:83262] 1---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:14.831801+0800 Demo[6816:83262] 1---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:16.833505+0800 Demo[6816:83262] 2---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:18.834877+0800 Demo[6816:83262] 2---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:20.836612+0800 Demo[6816:83262] barrier---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:22.838308+0800 Demo[6816:83262] barrier---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:24.838890+0800 Demo[6816:83262] 3---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:26.839617+0800 Demo[6816:83262] 3---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:28.841181+0800 Demo[6816:83262] 4---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:40:30.842826+0800 Demo[6816:83262] 4---<NSThread: 0x6000000678c0>{number = 1, name = main}
2、GCD 延时执行方法：dispatch_after()
可以用 dispatch_after() 函数来实现延迟执行的任务的需求。
注意：dispatch_after() 函数并不是在指定时间之后才开始执行处理，而是在指定时间之后将任务追加到主队列中。严格来说，这个时间并不是绝对准确的，但想要大致延迟执行任务，dispatch_after() 函数是很有效的。
/**
* 延时执行方法 dispatch_after
*/
- (void)after
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
// 2.0 秒后异步追加任务代码到主队列，并开始执行
NSLog(@"after---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
});
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 11:59:11.627807+0800 Demo[13792:116244] begin---<NSThread: 0x604000260400>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:59:11.627984+0800 Demo[13792:116244] end---<NSThread: 0x604000260400>{number = 1, name = main}
2018-11-06 11:59:13.628069+0800 Demo[13792:116244] after---<NSThread: 0x604000260400>{number = 1, name = main}
可以看出：在打印 begin、end 之后大约 2.0 秒的时间，打印了 after---<NSThread: 0x604000260400>{number = 1, name = main}
3、GCD 只执行一次：dispatch_once()
创建单例或者在整个程序运行过程中只执行一次的代码时，就用到了 dispatch_once() 函数。使用 dispatch_once() 函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行 1 次，并且即使在多线程的环境下，dispatch_once() 也可以保证线程安全。
/**
* 代码只执行一次 dispatch_once
*/
- (void)once
{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
// 只执行 1 次的代码（这里面默认是线程安全的）
});
}
4、GCD 快速迭代方法：dispatch_apply()
通常使用 for 循环遍历，但是 GCD 提供了快速迭代的函数 dispatch_apply()。dispatch_apply() 按照指定的次数将指定的任务追加到指定的队列中，并等待全部队列执行结束。
如果是在串行队列中使用 dispatch_apply()，就和 for 循环一样，按顺序同步执行。可这样就体现不出快速迭代的意义了。
我们可以利用并发队列进行异步执行。比如说遍历 0~5 这 6 个数字，for 循环的做法是每次取出一个元素，逐个遍历。dispatch_apply() 可以在多个线程中同时（异步）遍历多个数字。
还有一点，无论是在串行队列，还是异步队列中，dispatch_apply() 都会等待全部任务执行完毕，这点就像是同步操作，也像是队列组中的 dispatch_group_wait 方法。
- (void)apply
{
NSArray * arr = @[@"a", @"b", @"c", @"d", @"e", @"f", @"g", @"h", @"i", @"j"];
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"begin");
dispatch_apply(arr.count, queue, ^(size_t index) {
NSLog(@"%zd---%@---%@", index, arr[index], [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"end");
}
2018-11-06 13:07:56.321849+0800 Demo[21027:157993] begin
2018-11-06 13:07:56.322052+0800 Demo[21027:157993] 0---a---<NSThread: 0x604000068f40>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:07:56.322112+0800 Demo[21027:158041] 1---b---<NSThread: 0x600000478ac0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:07:56.322156+0800 Demo[21027:158057] 2---c---<NSThread: 0x60000047ae40>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:07:56.322192+0800 Demo[21027:158042] 3---d---<NSThread: 0x60000047b100>{number = 7, name = (null)}
2018-11-06 13:07:56.322412+0800 Demo[21027:157993] 4---e---<NSThread: 0x604000068f40>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:07:56.322440+0800 Demo[21027:158041] 5---f---<NSThread: 0x600000478ac0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:07:56.322469+0800 Demo[21027:158057] 6---g---<NSThread: 0x60000047ae40>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:07:56.322510+0800 Demo[21027:158042] 7---h---<NSThread: 0x60000047b100>{number = 7, name = (null)}
2018-11-06 13:07:56.322524+0800 Demo[21027:157993] 8---i---<NSThread: 0x604000068f40>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:07:56.322837+0800 Demo[21027:158041] 9---j---<NSThread: 0x600000478ac0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:07:56.324022+0800 Demo[21027:157993] end
从 dispatch_apply() + 并发队列可以看出：
①、开启了多个线程执行任务，0、4、8 都是主线程，1、5、9 的线程也一样。
dispatch_apply(arr.count, queue, ^(size_t index) {
if (index == 4) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2.0]; // 线程休眠模仿耗时任务
}
NSLog(@"%zd---%@---%@", index, arr[index], [NSThread currentThread]);
});
2018-11-06 13:17:12.146037+0800 Demo[21697:167503] 0---a---<NSThread: 0x60400006f480>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:17:12.146095+0800 Demo[21697:167549] 1---b---<NSThread: 0x60000046bc40>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:17:12.146130+0800 Demo[21697:167553] 2---c---<NSThread: 0x60000046c100>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:17:12.146221+0800 Demo[21697:167566] 3---d---<NSThread: 0x604000662400>{number = 7, name = (null)}
2018-11-06 13:17:12.146352+0800 Demo[21697:167549] 5---f---<NSThread: 0x60000046bc40>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:17:12.146465+0800 Demo[21697:167553] 6---g---<NSThread: 0x60000046c100>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:17:12.146524+0800 Demo[21697:167566] 7---h---<NSThread: 0x604000662400>{number = 7, name = (null)}
2018-11-06 13:17:12.146563+0800 Demo[21697:167549] 8---i---<NSThread: 0x60000046bc40>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:17:12.146693+0800 Demo[21697:167553] 9---j---<NSThread: 0x60000046c100>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:17:14.147719+0800 Demo[21697:167503] 4---e---<NSThread: 0x60400006f480>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:17:14.148186+0800 Demo[21697:167503] end
由上可以看到，线程的使用是按照顺序的。如果轮到的线程没有空闲，就是去查看下一个线程是否有空，有空则执行任务。
因为是在并发队列中异步执行任务，所以各个任务的执行时间长短不定，最后结束顺序也不定，可以确定的是 end 一定在最后执行。这是因为 dispatch_apply() 函数会等待全部任务执行完毕。
5、GCD 队列组：dispatch_group()
有时候我们会有这样的需求：分别异步执行 2 个耗时任务，然后当 2 个耗时任务都执行完毕后再回到主线程执行任务。这时候我们可以用到 GCD 的队列组。
调用队列组的 dispatch_group_async()，先把任务放到队列中，然后将队列放入队列组中。或者使用队列组的 dispatch_group_enter、 dispatch_group_leave 组合来实现 dispatch_group_async。
调用队列组的 dispatch_group_notify 回到指定线程执行任务，或者使用 dispatch_group_wait 回到当前线程继续向下执行(会阻塞当前线程)。
①、dispatch_group_notify()
监听 group 中任务的完成状态，当所有的任务都执行完成后，追加任务到 group 中，并执行任务。
/**
* 队列组：dispatch_group_notify
*/
- (void)groupNotify
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的异步任务 1、任务 2 都执行完毕后，回到主线程执行下边任务
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
NSLog(@"group end.");
});
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 13:30:29.321646+0800 Demo[26074:183778] begin---<NSThread: 0x600000066140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:30:29.321852+0800 Demo[26074:183778] end---<NSThread: 0x600000066140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:30:31.325122+0800 Demo[26074:183822] 2---<NSThread: 0x60000067dac0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:30:31.325189+0800 Demo[26074:183852] 1---<NSThread: 0x60400006cdc0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:30:33.328980+0800 Demo[26074:183852] 1---<NSThread: 0x60400006cdc0>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:30:33.328980+0800 Demo[26074:183822] 2---<NSThread: 0x60000067dac0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:30:35.330458+0800 Demo[26074:183778] 3---<NSThread: 0x600000066140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:30:37.332147+0800 Demo[26074:183778] 3---<NSThread: 0x600000066140>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:30:37.332579+0800 Demo[26074:183778] group end.
从上面可以看出：dispatch_group_notify() 没有阻塞主线程，当 group 组里的所有任务都执行完成之后，才执行 dispatch_group_notify() block 中的任务。
②、dispatch_group_wait()
暂停当前线程(阻塞当前线程)，等待指定的 group 中的任务执行完成后，才会往下继续执行。
/**
* 队列组：dispatch_group_wait
*/
- (void)groupNotify
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的异步任务 1、任务 2 都执行完毕后，回到主线程执行下边任务
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
NSLog(@"group end.");
});
// 等待上面的任务全部完成后，会往下继续执行(会阻塞当前线程)
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"end---%@", [NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 13:36:20.019742+0800 Demo[29152:193728] begin---<NSThread: 0x604000069340>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:36:22.023880+0800 Demo[29152:193922] 2---<NSThread: 0x60400066ab00>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:36:22.023879+0800 Demo[29152:193883] 1---<NSThread: 0x60000027ebc0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:36:24.026554+0800 Demo[29152:193922] 2---<NSThread: 0x60400066ab00>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:36:24.026554+0800 Demo[29152:193883] 1---<NSThread: 0x60000027ebc0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:36:24.026786+0800 Demo[29152:193728] end---<NSThread: 0x604000069340>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:36:26.045815+0800 Demo[29152:193728] 3---<NSThread: 0x604000069340>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:36:28.047114+0800 Demo[29152:193728] 3---<NSThread: 0x604000069340>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:36:28.047276+0800 Demo[29152:193728] group end.
从上面可以看出：当 group 组的所有任务执行完成之后，才执行 dispatch_group_wait() 之后的操作，即会阻塞当前线程。dispatch_group_notify() 的任务不在 group 组里，是异步执行 + 主队列的方式。
③、dispatch_group_enter()、dispatch_group_leave()
dispatch_group_enter() 标志着一个任务追加到 group。执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 +1
dispatch_group_leave() 标志着一个任务离开了 group。执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 -1。
当 group 中未执行完毕任务数为 0 时，才会使 dispatch_group_wait() 解除阻塞，以及执行追加到 dispatch_group_notify() 中的任务。
/**
* 队列组 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave
*/
- (void)groupEnterAndLeave
{
NSLog(@"begin---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
dispatch_group_leave(group);
});
dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"2---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
dispatch_group_leave(group);
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程.
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"3---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
}
NSLog(@"group end.");
});
// 等待上面的任务全部完成后，会往下继续执行(会阻塞当前线程)
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"end---%@",[NSThread currentThread]);
}
2018-11-06 13:48:11.948344+0800 Demo[34913:213776] begin---<NSThread: 0x600000069580>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:48:13.953706+0800 Demo[34913:213834] 2---<NSThread: 0x600000469f80>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:48:13.953691+0800 Demo[34913:213833] 1---<NSThread: 0x600000468540>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:48:15.958274+0800 Demo[34913:213833] 1---<NSThread: 0x600000468540>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 13:48:15.958276+0800 Demo[34913:213834] 2---<NSThread: 0x600000469f80>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 13:48:15.958997+0800 Demo[34913:213776] end---<NSThread: 0x600000069580>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:48:17.987222+0800 Demo[34913:213776] 3---<NSThread: 0x600000069580>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:48:19.988390+0800 Demo[34913:213776] 3---<NSThread: 0x600000069580>{number = 1, name = main}
2018-11-06 13:48:19.988894+0800 Demo[34913:213776] group end.
从上面可以看出：当 group 组的所有任务执行完成之后，才执行 dispatch_group_notify() 中的任务。这里的 dispatch_group_enter()、dispatch_group_leave() 组合，其实等同于 dispatch_group_async()。
6、GCD 信号量：dispatch_semaphore
GCD 中的信号量是指 Dispatch Semaphore，是持有计数的信号。计数为 0 时等待，不可通过。计数为 1 或大于 1 时，计数减 1 且不等待，可通过。
Dispatch Semaphore 提供了三个函数：
dispatch_semaphore_create()：创建一个 Semaphore 并初始化信号的总量
dispatch_semaphore_signal()：发送一个信号，让信号总量加 1
dispatch_semaphore_wait()：可以使总信号量减 1。当信号总量不为 0 时可以正常执行，否则就会阻塞所在线程并一直等待。
注意：信号量的使用前提是：想清楚你需要处理哪个线程等待(阻塞)，又要哪个线程继续执行，然后使用信号量。
Dispatch Semaphore 在实际开发中主要用于：
1、保持线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务
2、保证线程安全，为线程加锁
①、Dispatch Semaphore 线程同步
开发时可能的需求：异步执行耗时任务，最终需要异步执行的结果进行一些额外的操作。换句话说，相当于将异步执行任务转换为同步执行任务。
AFNetworking 中通过引入信号量的方式，等待异步执行任务结果，获取到 tasks，然后再返回该 tasks。
- (NSArray *)tasksForKeyPath:(NSString *)keyPath {
__block NSArray *tasks = nil;
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
[self.session getTasksWithCompletionHandler:^(NSArray *dataTasks, NSArray *uploadTasks, NSArray *downloadTasks) {
if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(dataTasks))]) {
tasks = dataTasks;
} else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(uploadTasks))]) {
tasks = uploadTasks;
} else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(downloadTasks))]) {
tasks = downloadTasks;
} else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(tasks))]) {
tasks = [@[dataTasks, uploadTasks, downloadTasks] valueForKeyPath:@"@unionOfArrays.self"];
}
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}];
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
return tasks;
}
下面利用 Dispatch Semaphore 实现线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务。
/**
* semaphore 线程同步
*/
- (void)semaphoreSync
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
__block int number = 0;
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任务 1
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作
NSLog(@"1---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
number = 100;
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"---end---, number = %zd", number);
}
2018-11-06 14:09:54.534487+0800 Demo[35571:226159] begin---<NSThread: 0x6040000646c0>{number = 1, name = main}
2018-11-06 14:09:56.538526+0800 Demo[35571:226221] 1---<NSThread: 0x600000462980>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 14:09:56.539017+0800 Demo[35571:226159] ---end---, number = 100
从 Dispatch Semaphore 实现线程同步的代码可以看到：end 是在执行完 number = 100; 之后才打印的。而且输出结果 number 为 100。
这是因为异步执行不会做任何等待，可以继续执行任务。异步执行将任务 1 追加到队列之后，不做等待，接着执行 dispatch_semaphore_wait 方法。此时 semaphore == 0，当前线程进入等待状态。然后，异步任务 1 开始执行。任务 1 执行到 dispatch_semaphore_signal 之后，信号量加 1，此时 semaphore == 1，dispatch_semaphore_wait 方法使总信号量减 1，正在被阻塞的线程(主线程)恢复继续执行。最后打印 end。这样就实现了线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务。
②、Dispatch Semaphore 线程安全和线程同步(为线程加锁)
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作(更改变量)，一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。
线程同步：可理解为线程 A 和 线程 B 一起配合，A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果，于是停下来，示意 B 运行；B 依言执行，再将结果给 A；A 再继续操作。
下面模拟火车票售卖的方式，实现 NSThread 线程安全和解决线程同步问题。
场景：总共有 50 张火车票，有两个售卖火车票的窗口，一个是北京火车票售卖窗口，另一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票，卖完为止。
非线程安全(不使用 semaphore)
/**
* 非线程安全：不使用 semaphore
* 初始化火车票数量、卖票窗口(非线程安全)、并开始卖票
*/
- (void)initTicketStatusNotSafe
{
NSLog(@"begin---%@", [NSThread currentThread]); // 打印当前线程
self.ticketSurplusCount = 50;
// queue1 代表北京火车票售卖窗口
dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("queue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// queue2 代表上海火车票售卖窗口
dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("queue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
__weak typeof(self) weakSelf = self;
dispatch_async(queue1, ^{
[weakSelf saleTicketNotSafe];
});
dispatch_async(queue2, ^{
[weakSelf saleTicketNotSafe];
});
}
/**
* 售卖火车票(非线程安全)
*/
- (void)saleTicketNotSafe
{
while (1) {
if (self.ticketSurplusCount > 0) { // 如果还有票，继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%d 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
}
else { // 如果已卖完，关闭售票窗口
NSLog(@"所有火车票均已售完");
break;
}
}
}
2018-11-06 14:19:38.093590+0800 Demo[35835:232053] 剩余票数：49 窗口：<NSThread: 0x6000004780c0>{number = 5, name = (null)}
...
2018-11-06 14:19:38.696283+0800 Demo[35835:232056] 剩余票数：43 窗口：<NSThread: 0x604000470640>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 14:19:38.696355+0800 Demo[35835:232053] 剩余票数：42 窗口：<NSThread: 0x6000004780c0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 14:19:38.899919+0800 Demo[35835:232056] 剩余票数：40 窗口：<NSThread: 0x604000470640>{number = 6, name = (null)}
2018-11-06 14:19:38.899922+0800 Demo[35835:232053] 剩余票数：41 窗口：<NSThread: 0x6000004780c0>{number = 5, name = (null)}
2018-11-06 14:19:39.103030+0800 Demo[35835:232053] 剩余票数：39 窗口：<NSThread: 0x6000004780c0>{number = 5, name = (null)}
...
可以看到在不考虑线程安全，不使用 semaphore 的情况下，得到票数是错乱的，这样显然不符合我们的需求，所以我们需要考虑线程安全问题。
线程安全(使用 semaphore 加锁)
/**
* 售卖火车票(线程安全)
*/
- (void)saleTicketSafe
{
while (1) {
// 相当于加锁
dispatch_semaphore_wait(semaphoreLock, DISPATCH_TIME_FOREVER);
if (self.ticketSurplusCount > 0) { // 如果还有票，继续售卖
self.ticketSurplusCount--;
NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%d 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
[NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
}
else {
NSLog(@"所有火车票均已售完");
// 相当于解锁
dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock);
break;
}
// 相当于解锁
dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock);
}
}
在考虑了线程安全的情况下，使用 dispatch_semaphore 机制之后，得到的票数是正确的，没有出现混乱的情况。我们也就解决了多个线程同步的问题。
