GCD摘要

这里只写一些自己总结的要点,和使用时需要注意的地方.
跟着原作者的思路一点点记录.

什么是 GCD

1.GCD 能通过推迟昂贵计算任务并在后台运行它们来改善你的应用的响应性能.
2.GCD 提供一个易于使用的并发模型而不仅仅只是锁和线程,以帮助我们避开并发陷阱。
3.GCD 具有在常见模式(例如单例)上用更高性能的原语优化你的代码的潜在能力.

GCD术语

明白一个技术的前提是明白相关的术语.这一点很重要.

Critical Section 临界区

就是一段代码不能被并发执行,也就是,两个线程不能同时执行这段代码。这很常见,因为代码去操作一个共享资源,例如一个变量若能被并发进程访问,那么它很可能会变质(译者注:它的值不再可信)。

Race Condition 竞态条件

这种状况是指基于特定序列或时机的事件的软件系统以不受控制的方式运行的行为,例如程序的并发任务执行的确切顺序。竞态条件可导致无法预测的行为,而不能通过代码检查立即发现。

Deadlock 死锁

两个(有时更多)东西——在大多数情况下,是线程——所谓的死锁是指它们都卡住了,并等待对方完成或执行其它操作。第一个不能完成是因为它在等待第二个的完成。但第二个也不能完成,因为它在等待第一个的完成。

Context Switch 上下文切换

一个上下文切换指当你在单个进程里切换执行不同的线程时存储与恢复执行状态的过程。这个过程在编写多任务应用时很普遍,但会带来一些额外的开销。

Thread Safe 线程安全

线程安全的代码能在多线程或并发任务中被安全的调用,而不会导致任何问题(数据损坏,崩溃,等)。线程不安全的代码在某个时刻只能在一个上下文中运行。一个线程安全代码的例子是 NSDictionary 。你可以在同一时间在多个线程中使用它而不会有问题。另一方面,NSMutableDictionary 就不是线程安全的,应该保证一次只能有一个线程访问它。

Concurrency vs Parallelism 并发与并行

并发和并行通常被一起提到,所以值得花些时间解释它们之间的区别。

并发代码的不同部分可以“同步”执行。然而,该怎样发生或是否发生都取决于系统。多核设备通过并行来同时执行多个线程;然而,为了使单核设备也能实现这一点,它们必须先运行一个线程,执行一个上下文切换,然后运行另一个线程或进程。这通常发生地足够快以致给我们并发执行地错觉,如下图所示:

1.png

虽然你可以编写代码在 GCD 下并发执行,但 GCD 会决定有多少并行的需求。并行要求并发,但并发并不能保证并行。

更深入的观点是并发实际上是关于构造。当你在脑海中用 GCD 编写代码,你组织你的代码来暴露能同时运行的多个工作片段,以及不能同时运行的那些。如果你想深入此主题,看看这个由Rob Pike做的精彩的讲座

Queue Types 队列类型

首先,系统提供给你一个叫做 主队列(main queue) 的特殊队列。和其它串行队列一样,这个队列中的任务一次只能执行一个。然而,它能保证所有的任务都在主线程执行,而主线程是唯一可用于更新 UI 的线程。这个队列就是用于发生消息给 UIView 或发送通知的。

系统同时提供给你好几个并发队列。它们叫做 全局调度队列(Global Dispatch Queues) 。目前的四个全局队列有着不同的优先级:background、low、default 以及 high。要知道,Apple 的 API 也会使用这些队列,所以你添加的任何任务都不会是这些队列中唯一的任务。

最后,你也可以创建自己的串行队列或并发队列。这就是说,至少有五个队列任你处置:主队列、四个全局调度队列,再加上任何你自己创建的队列。

单例的创建

  + (instancetype)sharedManager

{
static PhotoManager *sharedPhotoManager = nil;
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
//这里初始化的单例的一个数组属性 ->的具体用法还不太清楚
sharedPhotoManager = [[PhotoManager alloc] init];
sharedPhotoManager->_photosArray = [NSMutableArray array];
});
return sharedPhotoManager;
}

处理读者与写者问题(?)

? 这里其实就是线程锁的问题(但是感觉有点区别,暂时不确定),可替代方案如自旋锁,dispatch_semaphore.

线程安全实例不是处理单例时的唯一问题。如果单例属性表示一个可变对象,那么你就需要考虑是否那个对象自身线程安全。

如果问题中的这个对象是一个 Foundation 容器类,那么答案是——“很可能不安全”!Apple 维护一个有用且有些心寒的列表,众多的 Foundation 类都不是线程安全的。 (关于这点需要特别注意) 下面是单例类的一个 NSMutableArray 属性

虽然许多线程可以同时读取 NSMutableArray 的一个实例而不会产生问题,但当一个线程正在读取时让另外一个线程修改数组就是不安全的。你的单例在目前的状况下不能预防这种情况的发生
- (void)addPhoto:(Photo *)photo
{
if (photo) {
[_photosArray addObject:photo];
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
[self postContentAddedNotification];
});
}
}
这是一个写方法,它修改一个私有可变数组对象。
现在看看 photos ,转载如下:
- (NSArray *)photos
{
return [NSArray arrayWithArray:_photosArray];
}
这是所谓的读方法,它读取可变数组。它为调用者生成一个不可变的拷贝,防止调用者不当地改变数组,但这不能提供任何保护来对抗当一个线程调用读方法 photos 的同时另一个线程调用写方法 addPhoto: 。

这就是软件开发中经典的读者写者问题。GCD 通过用 dispatch barriers 创建一个读者写者锁 提供了一个优雅的解决方案。

Dispatch barriers 是一组函数,在并发队列上工作时扮演一个串行式的瓶颈。使用 GCD 的障碍(barrier)API 确保提交的 Block 在那个特定时间上是指定队列上唯一被执行的条目。

这就意味着所有的先于调度障碍提交到队列的条目必能在这个 Block 执行前完成。(本来想蓝色标注,现在还不会以后再整.我想表达的是这句话非常重要)

当这个 Block 的时机到达,调度障碍执行这个 Block 并确保在那个时间里队列不会执行任何其它 Block 。一旦完成,队列就返回到它默认的实现状态。 GCD 提供了同步和异步两种障碍函数。

障碍函数的使用注意事项:
  1. 自定义串行队列:一个很坏的选择;障碍不会有任何帮助,因为不管怎样,一个串行队列一次都只执行一个操作。
  1. 全局并发队列:要小心;这可能不是最好的主意,因为其它系统可能在使用队列而且你不能垄断它们只为你自己的目的。
  2. 自定义并发队列:这对于原子或临界区代码来说是极佳的选择。任何你在设置或实例化的需要线程安全的事物都是使用障碍的最佳候选。

打开 PhotoManager.m,添加如下私有属性到类扩展中:

 @interface PhotoManager () 
 @property (nonatomic,strong,readonly) NSMutableArray      *photosArray; 
 @property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t       concurrentPhotoQueue; ///< Add this 
 @end 

找到 addPhoto: 并用下面的实现替换它:
- (void)addPhoto:(Photo *)photo
{
if (photo) { // 1
dispatch_barrier_async(self.concurrentPhotoQueue, ^{ // 2
[_photosArray addObject:photo]; // 3
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ // 4
[self postContentAddedNotification]; //这里有个小细节需要主语一下(如果你知道就可以忽略它) 通知的调用一般和发送通知的线程相同,而不是注册通知的那个线程.
});
});
}
}

关于在何时以及何处使用 dispatch_sync :
  1. 自定义串行队列:在这个状况下要非常小心!如果你正运行在一个队列并调用 dispatch_sync 放在同一个队列,那你就百分百地创建了一个死锁。
  1. 主队列(串行):同上面的理由一样,必须非常小心!这个状况同样有潜在的导致死锁的情况。
  2. 并发队列:这才是做同步工作的好选择,不论是通过调度障碍,或者需要等待一个任务完成才能执行进一步处理的情况。
Dispatch Group 队列组

1.自定义串行队列:它很适合当一组任务完成时发出通知。
2.主队列(串行):它也很适合这样的情况。但如果你要同步地等待所有工作地 完成,那你就不应该使用它,因为你不能阻塞主线程。然而,异步模型是一个很有吸引力的能用于在几个较长任务(例如网络调用)完成后更新 UI 的方式。
3.并发队列:它也很适合 Dispatch Group 和完成时通知。

这是线程队列的任务执行完后通知另一个任务的方法.
 - (void)downloadPhotosWithCompletionBlock:(BatchPhotoDownloadingCompletionBlock)completionBlock
{
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{ // 1

    __block NSError *error;
    dispatch_group_t downloadGroup = dispatch_group_create(); // 2

    for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
        NSURL *url;
        switch (i) {
            case 0:
                url = [NSURL URLWithString:kOverlyAttachedGirlfriendURLString];
                break;
            case 1:
                url = [NSURL URLWithString:kSuccessKidURLString];
                break;
            case 2:
                url = [NSURL URLWithString:kLotsOfFacesURLString];
                break;
            default:
                break;
        }

        dispatch_group_enter(downloadGroup); // 3
        Photo *photo = [[Photo alloc] initwithURL:url
                              withCompletionBlock:^(UIImage *image, NSError *_error) {
                                  if (_error) {
                                      error = _error;
                                  }
                                  dispatch_group_leave(downloadGroup); // 4
                              }];

        [[PhotoManager sharedManager] addPhoto:photo];
    }
    dispatch_group_wait(downloadGroup, DISPATCH_TIME_FOREVER); // 5
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ // 6
        if (completionBlock) { // 7
            completionBlock(error);
        }
    });
});

}

这个东西真需要看一下,妈蛋(工欲善其事,必先利其器)

注意:如果你是在真机上运行应用,而且网络活动发生得太快以致难以观察 completionBlock 被调用的时刻,那么你可以在 Settings 应用里的开发者相关部分里打开一些网络设置,以确保代码按照我们所期望的那样工作。只需去往 Network Link Conditioner 区,开启它,再选择一个 Profile,“Very Bad Network” 就不错

如果你是在模拟器里运行应用,你可以使用 来自 GitHub 的 [Network Link Conditioner][4] 来改变网络速度。它会成为你工具箱中的一个好工具,因为它强制你研究你的应用在连接速度并非最佳的情况下会变成什么样。
[4]:[http://nshipster.com/network-link-conditioner/]

关于何时以及怎样使用有着不同的队列类型的 Dispatch Group

1.自定义串行队列:它很适合当一组任务完成时发出通知。
2.主队列(串行):它也很适合这样的情况。但如果你要同步地等待所有工作地完成,那你就不应该使用它,因为你不能阻塞主线程。然而,异步模型是一个很有吸引力的能用于在几个较长任务(例如网络调用)完成后更新 UI 的方式。
3.并发队列:它也很适合 Dispatch Group 和完成时通知。

Dispatch Group,第二种方式

  - (void)downloadPhotosWithCompletionBlock:(BatchPhotoDownloadingCompletionBlock)completionBlock {
// 1
__block NSError *error;
dispatch_group_t downloadGroup = dispatch_group_create(); 

for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
    NSURL *url;
    switch (i) {
        case 0:
            url = [NSURL URLWithString:kOverlyAttachedGirlfriendURLString];
            break;
        case 1:
            url = [NSURL URLWithString:kSuccessKidURLString];
            break;
        case 2:
            url = [NSURL URLWithString:kLotsOfFacesURLString];
            break;
        default:
            break;
    }

    dispatch_group_enter(downloadGroup); // 2
    Photo *photo = [[Photo alloc] initwithURL:url
                          withCompletionBlock:^(UIImage *image, NSError *_error) {
                              if (_error) {
                                  error = _error;
                              }
                              dispatch_group_leave(downloadGroup); // 3
                          }];

    [[PhotoManager sharedManager] addPhoto:photo];
}

dispatch_group_notify(downloadGroup, dispatch_get_main_queue(), ^{ // 4
    if (completionBlock) {
        completionBlock(error);
    }
})
}

太多并发带来的风险

看看 PhotoManager 中的 downloadPhotosWithCompletionBlock 方法。你可能已经注意到这里的 for 循环,它迭代三次,下载三个不同的图片。你的任务是尝试让 for 循环并发运行,以提高其速度。

dispatch_apply 刚好可用于这个任务。

dispatch_apply 表现得就像一个 for 循环,但它能并发地执行不同的迭代。这个函数是同步的,所以和普通的 for 循环一样,它只会在所有工作都完成后才会返回。

当在 Block 内计算任何给定数量的工作的最佳迭代数量时,必须要小心,因为过多的迭代和每个迭代只有少量的工作会导致大量开销以致它能抵消任何因并发带来的收益。而被称为跨越式(striding)的技术可以在此帮到你,即通过在每个迭代里多做几个不同的工作。

译者注:大概就能减少并发数量吧,作者是提醒大家注意并发的开销,记在心里!

那何时才适合用 dispatch_apply 呢?

1.自定义串行队列:串行队列会完全抵消 dispatch_apply 的功能;你还不如直接使用普通的 for 循环。
2.主队列(串行):与上面一样,在串行队列上不适合使用 dispatch_apply 。还是用普通的 for 循环吧。
3.并发队列:对于并发循环来说是很好选择,特别是当你需要追踪任务的进度时。

你的循环现在是并行运行的了;在上面的代码中,在调用 dispatch_apply 时,你用第一次参数指明了迭代的次数,用第二个参数指定了任务运行的队列,而第三个参数是一个 Block。

实际上,在这个例子里并不值得。下面是原因:

你创建并行运行线程而付出的开销,很可能比直接使用 for 循环要多。若你要以合适的步长迭代非常大的集合,那才应该考虑使用 dispatch_apply。
你用于创建应用的时间是有限的——除非实在太糟糕否则不要浪费时间去提前优化代码。如果你要优化什么,那去优化那些明显值得你付出时间的部分。你可以通过在 Instruments 里分析你的应用,找出最长运行时间的方法。看看 如何在 Xcode 中使用 Instruments 可以学到更多相关知识。
通常情况下,优化代码会让你的代码更加复杂,不利于你自己和其他开发者阅读。请确保添加的复杂性能换来足够多的好处。

记住,不要在优化上太疯狂。你只会让你自己和后来者更难以读懂你的代码。

使用 Dispatch Source

这个还是看原作者的译文把太长了,也暂时也理解不了

详情看作者原文:[GCD深入理解1][1] ,[GCD深入理解2][2], GCD扫盲
[1]:https://github.com/nixzhu/dev-blog/blob/master/2014-04-19-grand-central-dispatch-in-depth-part-1.md
[2]:https://github.com/nixzhu/dev-blog/blob/master/2014-05-14-grand-central-dispatch-in-depth-part-2.md
3:https://github.com/ChenYilong/ParseSourceCodeStudy/blob/master/01_Parse的多线程处理思路/GCD扫盲篇.md

你可以用它去调试一个对象并在任何你想恢复应用的时候显示数据;你同样能给你的应用加上自定义的安全逻辑以便在恶意攻击者将一个调试器连接到你的应用上时保护它自己(或用户的数据)

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