iOS-GCD

晓之卫
434 阅读4分钟

1、GCD概念

GCD特点优势

  • 全称Grand Central Dispatch
  • 纯C语言，函数强大
  • 苹果为多核并行运算提出的解决方案
  • 会利用更多的CPU内核（比如双核、四核）
  • 自动管理线程生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程），程序员只需告诉GCD执行什么任务，不需编写任何线程管理代码

2、同步、异步

  • 任务使用block封装
  • 任务的block没有参数也没有返回值
  • 同步函数和异步函数都是耗时任务，执行起来会产生时间差
  • 可以方便理解为当前任务的单线程和多线程

2.1、同步函数：dispatch_sync

  • 必须等当前语句执行完毕，才能执行下一条语句
  • 不会开启线程
  • 在当前执行block任务

2.2、异步函数：dispatch_async

  • 不用等待当前语句执行完毕，就可以执行下一条语句
  • 会开启线程执行block的任务
  • 异步是多线程的代名词
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("LZ",DISPATCH_QUEUE_CONCRRENT);
NSLog(@"1");
dispatch_async(queue, ^{      //同步、异步函数都是耗时操作，所以先打印5（针对新创建，未被其他因素影响的线程）
    NSLog(@"2");
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"3");
    });                       //同步函数阻塞后续内容执行，所以先3后4
    NSLog(@"4");
});
NSLog(@"5");

执行结果：15234

2.3、死锁（_dispatch_sync_f_slow）

将上边的代码从并发改为串行

//为方便讲解,我们把代码标上序号
1.    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("LZ",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
2.    NSLog(@"1");
3.    dispatch_async(queue, ^{      //同步、异步函数都是耗时操作
4.        NSLog(@"2");
5.        dispatch_sync(queue, ^{   //队列顺序：1、5、2、同步block块、4、3，但是同步block护犊子强制3先执行，在同步函数不能开辟新线程的情况下，遵循FIFO，3只能在4后执行，3无法插队造成死锁
6.            NSLog(@"3");
7.        });                       
8.        NSLog(@"4");
9.    }); <---           //上面同步函数阻塞的不止是4的打印，还有异步函数的完成，异步函数内部已结束，要先执行完成，再执行3，但被同步函数阻塞，因此将4的打印屏蔽也会死锁
10.   NSLog(@"5");

执行结果：152 崩溃

image.png

2.4、死锁修改

1.    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("LZ",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
2.    NSLog(@"1");
3.    dispatch_async(queue, ^{      
4.        NSLog(@"2");
          //从 sync 改为 async
5.        dispatch_async(queue, ^{              
6.            NSLog(@"3");
7.        });  
          //睡眠2秒
8.        sleep(2);
9.        NSLog(@"4");
10.   }); 
11.   NSLog(@"5");

执行结果：152 (等待2秒) 43

  • 3 并没有比 4 先打印，因为 异步只是任务从队列中取出来后放到另一个线程里执行，第9行任务从队列里出来前睡了2秒，按照串行队列规则，第9行任务不从队列中出去第5-7行任务从队列里出不来，线程拿不到任务执行

  • 那么将 NSLog(@"4") 也放入异步执行的结果呢？

    1.    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("LZ",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
2.    NSLog(@"1");
3.    dispatch_async(queue, ^{      
4.        NSLog(@"2");
          // 都改为 async
5.        dispatch_async(queue, ^{   
6.            sleep(2);
7.            NSLog(@"3");
8.        });  
9.        dispatch_async(queue, ^{
10.           NSLog(@"4");
11.       });
12.   }); 
13.   NSLog(@"5");

执行结果：152 (等待2秒) 34
    • 4 的打印要等待 3 睡眠2秒后才执行
    • 虽然打印 3 和 4 都是异步执行的，但因为串行队列只能开启一条线程，他们异步后的执行线程是同一条，因此表面上看虽然都是异步了，但 4 还是在 3 后执行

补充

  • 异步和多线程并不是同等关系，异步是目的，多线程是异步的一种手段。异步是当一个调用者，调用请求发送给被调用者，而调用者不用等待其结果的返回而可以做其他事情的能力，实现异步可以采用多线程技术或者交给其他进程来处理（APP间进程独立、MAC系统不独立，文中主要讨论APP，故将异步与多线程近似对待）等

2、队列

  • 队列是一种调度，将任务排序并进入runnable状态，具体执行还是在线程中，需要线程池

  • 串行队列：数据结构：FIFO（先IN先OUT），先调度先执行

  • 并发队列（Concurrent）：同一时间可以调度多个任务，先调度不一定先执行

2.1、并发与并行

  • 并行（Parallel）：两个或两个以上事件或活动在同一时刻发生，线程可在不同CPU上同时执行（hadoop集群），多个线程互相不抢夺资源，可同时进行
  • 并行和并发：并行是彻底的同一时间执行多任务，并发是将任务打散，微观上以很快的速度交替运行，宏观上看实现了同时执行
  • 异步是多个任务并行的前提条件

image.png

2.2、函数与队列

  • 同步、异步： 指能否开启新线程的能力
  • 串行、并发： 指是否需要等待上一个任务完成才能调度下一个任务
注意

  • 异步与并发： 虽然异步和并发都是说不用等这个任务执行完，就可以执行后边的任务，但是异步是说将这个任务放到别的线程执行，而并发指的是还是这个线程，只是让后边任务先执行

  • 类比：

    • 异步：去另一台提款机取钱
    • 并发：前边的忘密码了后边先取 image.png

  • 同步 + 串行队列：不能开启新线程；在一条线程中，完成一个任务后才能从队列中拿一个新任务执行

  • 同步 + 并发队列：不能开启新线程；在一条线程中，如果前边任务停滞则从队列中拿下一个任务执行（可能一口气从队列中拿好几个任务执行），执行哪个看前置任务停滞后的系统调度

  • 异步 + 串行队列：虽然能开启新线程，但 只能开启一条线程；线程完成一个任务后才能从队列中拿一个新任务执行

  • 异步 + 并发队列：能开启新线程，而且 能开一堆线程；线程们每条都有一下拿好几个任务执行的能力，执行哪个看前置任务停滞后的系统调度

小测试1
1.    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("LZ",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
2.    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("LZ2",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
3.    dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("LZ3",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
4.
5.    NSLog(@"1");
6.    dispatch_async(queue, ^{     //可尝试改为queue3
7.        sleep(2);
8.        NSLog(@"2");
9.        dispatch_async(queue, ^{ //可尝试改为queue3
10.           NSLog(@"3");
11.       });
12.       NSLog(@"4");
13.   });
14.   NSLog(@"5");
15.
16.   dispatch_async(queue, ^{     //可尝试改为queue3
17.       NSLog(@"6");
18.   });

执行结果：15 (睡眠2秒) 2463

  • 同步、异步向队列中添加任务都是将代码块（7-12行、17行、10行）添加到队列中，代码块中内容先不用理会，只有线程执行到时才开始考虑，因此队列中任务的顺序是 5行 --> 14行 --> 7-12行 --> 17行 --> 8行 --> 10行，本例中因为放到了 串行队列 中，因此17行虽然是异步，也要等7行睡眠2秒后才能执行

  • 如果将 串行队列queue 换成 并发队列queue3，则执行结果：156 (睡眠2秒) 243，因为 并发队列前置任务停滞能直接取下一个任务执行，7-12行任务睡眠了就调度17行任务先执行

小测试2
1.    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("LZ",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
2.    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("LZ2",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
3.    dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("LZ3",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
4.
5.    NSLog(@"1");
6.    dispatch_async(queue, ^{     
7.        NSLog(@"2");
8.        dispatch_async(queue, ^{ 
9.            NSLog(@"3");
10.       });
11.       NSLog(@"4");
12.   });
13.   NSLog(@"5");
14.
      //改为queue2
15.   dispatch_async(queue2, ^{     
16.       NSLog(@"6");
17.   });

执行结果：15 (6?) 2 (6?) 4 (6?) 3 (6?)
  • 最后的16行任务与其他任务 被添加到了不同的队列中，所以说与它们根本就没有什么关系，因此 数字6 的打印可能在打印数字2、4、3时的任何一个时机执行

2.3、主队列与全局队列

2.3.1、主队列dispatch_get_main_queue()
  • 专门用来在主线程上调度任务的串行队列，不会开启线程
  • 如果当前主线程正在有任务执行，那么无论主队列中当前被添加了什么任务，都不会被调度
2.3.2、全局并发队列dispatch_get_global_queue(0,0)
  • 全局队列是一个并发队列
  • 在使用多线程时，如果对队列没有特殊需求，在执行异步任务时，可以直接使用全局队列

3、GCD的应用

  1. 单例
  2. 同步/异步
  3. 延迟
  4. dispatchSource
  5. 调度组
  6. 线程通讯
  7. 栅栏函数
  8. 信号量/锁

阻塞方式

栅栏函数
  • 作用：控制任务执行顺序，同步
  • dispatch_barrier_async：前边的任务执行完毕后才会来到这里
  • dispatch_barrier_sync ：作用相同，但是会阻塞线程，影响后边的任务执行
  • 只能控制同一并发队列
调度组
  • dispatch_gruop_create：创建组
  • dispatch_group_async ：进组任务
  • dispatch_group_notify ：进组任务执行完毕通知
  • dispatch_group_wait ：进组任务等待
  • dispatch_group_enter ：进组
  • dispatch_group_leave ：出组
信号量dispatch_semaphore_t
  • dispatch_semaphore_create：创建信号量
  • dispatch_semaphore_wait ： 信号量等待
  • dispatch_semaphore_signal ：信号量释放
  • 同步-->当锁，控制GCD最大并发数
Dispatch_Source
  • 其CPU负荷非常小，尽量不占用资源
  • 联结的优势
  • 在任一线程上调用它的一个函数dispatch_source_merge_data后，会执行Dispatch Source事先定义好的句柄（可以把这个句柄简单理解为一个block）这个过程叫Custom event，用户事件。是Dispatch Source支持处理的一种事件
    • 句柄是一种指向指针的指针，它指向的就是一个类或者结构，它和系统有很密切的关系HINSTANCE（实例句柄），HBITMAP（位图句柄），HDC（设备表述句柄），HICON（图标句柄）等。这当中还有一个通用句柄，就是HANDLE
  • dispatch_source_create： 创建源
  • dispatch_source_set_event_handler：设置源事件回调
  • dispatch_source_merge_data： 源事件设置数据
  • dispatch_source_get_data： 获取源事件数据
  • dispatch_resume： 继续
  • dispatch_suspend： 挂起
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