Objective-C GCD 笔记

什么是 GCD

GCD(Grand Central Dispatch)是异步执行任务的技术之一,借助 GCD 可以用很简洁的代码就实现多线程编程,提高程序效率。如下

dispatch_async(queue, ^{
    /*
     * 处理耗时长的任务
     * 比如文件下载,数据库访问
     */
    
    /*
     * 任务结束后,在主线程中处理结果
     */
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        /*
         * 只在主线程可以执行的处理
         * 比如更新用户界面
         */
    });
});

什么是多线程编程?

多线程是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。即便处理器只能运行一个线程,操作系统也可以通过快速的在不同线程之间进行切换,由于时间间隔很小,来给用户造成一种多个线程同时运行的假象。

多线程容易发生问题:多个线程更新相同的资源会导致数据的不一致(数据竞争),停止等待事件的线程会导致多个线程相互持续等待(死锁)、使用太多线程会消耗大量内测。如图:

要处理回避这些问题会让程序变得复杂。但多线程可保证应用程序的响应性能。如果在主线程中长时间的处理,比如下载大文件,会妨碍主线程的执行。在 iOS 应用程序中,会妨碍主线程中 RunLoop 的主循环的执行,从而导致不能刷新用户界面,应用程序长时间卡顿等问题。

使用多线程编程,在执行长时间的处理时仍可保证用户界面的响应性能。GCD 极大简化了复杂的多线程编程的源代码。

GCD 的 API

Dispatch Queue

我们只需定义想执行的任务并追加到适当的 Dispatch Queue 中。Dispatch Queue 是执行处理的等待队列。当我们将需要执行的处理追加到 Dispatch Queue 中,Dispatch Queue 会按照追加的顺序(先进先出FIFO)执行处理。

两种 Dispatch Queue

  1. Serial Dispatch Queue,顺序执行任务,每次只执行一个任务
  2. Concurrent Dispatch Queue,并发处理多个任务

Main Dispatch Queue/Global Dispatch Queue

通过调用系统的 Main Dispatch Queue 和 Global Dispatch Queue 可生成 Dispatch Queue,如下:

名称 种类 说明
Main Dispatch Queue 3 Serial Dispatch Queue 主线程执行
Global Dispatch Queue (High Priority) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:高
Global Dispatch Queue (Default Priority) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:默认
Global Dispatch Queue (Low Priority) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:低
Global Dispatch Queue (Background Priority) Concurrent Dispatch Queue 执行优先级:后台

代码如下

// 在默认优先级的 Global Dispatch Queue 中执行 Block
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    /*
     * 可并行执行的处理
     */
    
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        /*
         * 只在主线程可以执行的处理
         */
    });
});

dispatch_after

如果需要延迟处理任务时,可使用 dispatch_after 来实现。如下:

dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3ull * NSEC_PER_SEC);
dispatch_after(time, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"wait at least three seconds.");
});

需要注意的是,dispatch_after 函数并不是在指定时间后执行,而只是在指定时间追加到 dispatch queue。因为 Main Dispatch Queue 在主线程的 RunLoop 中执行,如果 RunLoop 每隔 1/60 执行,则 Block 最快在 3 秒后执行,最慢在 3 秒 +1/60 秒执行。

Dispatch Group

如果想等待 Dispatch Queue 中的多个任务全部执行结束后,再处理其结果,可使用 Dispatch Group。如下:

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
dispatch_group_async(group, queue, ^{NSLog(@"blk0");});
dispatch_group_async(group, queue, ^{NSLog(@"blk1");});
dispatch_group_async(group, queue, ^{NSLog(@"blk2");});
    
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"done");
});

NSLog(@"done");会等待^{NSLog(@"blk0");} ^{NSLog(@"blk0");} ^{NSLog(@"blk0");}全部执行结束后再执行。在网络访问中经常会需要等待多个请求返回再做进一步的处理,这个时候就可以用 Dispatch Group。

dispatch_once

dispatch_once 函数保证在应用程序中只执行一次指定的代码。创建单例时经常使用:

+ (instancetype)manager {
    static ApiManager *manager = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        manager = [[ApiManager alloc] init];
    });
    
    return manager;
}
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