iOS 深入了解 GCD 函数和队列

氵冘尛爺
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GCD 简介

  • GCD 全称 Grand Central Dispatch。
  • 纯 C 语言，提供了非常多强大的函数。

GCD 优势

  • GCD 是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案。
  • GCD 会自动利用更多的 CPU 内核(双核、四核)。
  • 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)。
  • 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。

【总结】 GCD就是: 将任务添加到队列，并指定任务执行的函数。

GCD 使用

 dispatch_async(dispatch_queue_create("com.mp.Queue", NULL), ^{
   NSLog(@"GCD 基本使用");
});

从上的代码分析得出，GCD 是有由任务 + 队列 + 函数构成。

//********GCD基础写法********
//创建任务
dispatch_block_t block = ^{
    NSLog(@"hello GCD");
};

//创建串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", NULL);

//将任务添加到队列，并指定函数执行
dispatch_async(queue, block);
  • 使用dispatch_block_t创建任务
  • 使用dispatch_queue_t创建队列
  • 将任务添加到队列，并指定执行任务的函数dispatch_async

注: 这里的任务是指执行操作的意思，在使用dispatch_block_t创建任务时，主要有以下两点说明

  1. 任务使用block封装
  2. 任务的block没有参数也没有返回值

函数与队列

函数

GCD 中执行任务的方式有两种，同步执行和异步执行，

  1. 异步函数dispatch_async
  • 不用等待当前执行语句执行完毕，就可以执行下一条语句。
  • 会开始线程执行 block 任务，即具备开启新线程的能力（但并不一定开启新线程，这个与任务所指定的队列类型有关）。
  • 异步是多线程的代名词。
  1. 同步函数dispatch_sync
  • 必须等待当前语句执行完毕，才会执行下一条语句。
  • 不会开启线程。
  • 在当前执行 block 的任务

【总结】 两种执行方式的主要区别有两点：

  • 是否等待队列的任务执行完毕。
  • 是否具备开启新线程的能力。

队列

GCD中，队列主要分为串行队列（Serial Dispatch Queue） 和并发队列（Concurrent Dispatch Queue）两种，如下图所示 image.png

  • 串行队列：每次只有一个任务被执行，等待上一个任务执行完毕再执行下一个，即只开启一个线程（通俗理解：同一时刻只调度一个任务执行）
  • 使用dispatch_queue_create("xxx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);创建串行队列
  • 其中的DISPATCH_QUEUE_SERIAL也可以使用NULL表示，这两种均表示 默认的串行队列
// 串行队列的获取方法
dispatch_queue_t serialQueue1 = dispatch_queue_create("com.mp.Queue", NULL);
    dispatch_queue_t serialQueue2 = dispatch_queue_create("com.mp.Queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

并发队列：一次可以并发执行多个任务，即开启多个线程，并同时执行任务（通俗理解：同一时刻可以调度多个任务执行）

  • 使用dispatch_queue_create("xxx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);创建并发队列
  • 注意：并发队列的并发功能只有在异步函数下才有效
// 并发队列的获取方法
dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

主队列和全局并发队列

GCD中，针对这两种队列，分别提供了主队列（Main Dispatch Queue）和全局并发队列（Global Dispatch Queue）

  • 主队列（Main Dispatch Queue）：GCD中提供的特殊的串行队列
  • 专门用来在主线程上调度任务的串行队列，依赖于主线程、主Runloop，在main函数调用之前自动创建
  • 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
  • 使用dispatch_get_main_queue()获得主队列
  • 通常在返回主线程更新UI时使用
//主队列的获取方法
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

全局并发队列（Global Dispatch Queue）：GCD提供的默认的并发队列

  • 为了方便程序员的使用，苹果提供了全局队列
  • 在使用多线程开发时，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
  • 使用dispatch_get_global_queue获取全局并发队列，最简单的是dispatch_get_global_queue(0, 0)
  • 第一个参数表示队列优先级，默认优先级为DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT=0，在ios9之后，已经被服务质量（quality-of-service）取代
  • 第二个参数使用 0
//全局并发队列的获取方法
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

//优先级从高到低（对应的服务质量）依次为
- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH       -- QOS_CLASS_USER_INITIATED
- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT    -- QOS_CLASS_DEFAULT
- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW        -- QOS_CLASS_UTILITY
- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND -- QOS_CLASS_BACKGROUND

全局并发队列 + 主队列配合使用

在日常开发中，全局队列+并发并列一般是这样配合使用

//主队列 + 全局并发队列的日常使用
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        //执行耗时操作
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            //回到主线程进行UI操作
        });
    });

函数和队列的不同组合

同步函数 + 串行队列

  • 不会开启线程，在当前线程中执行
  • 任务串行执行，任务一个接着一个
  • 会产生堵塞

image.png

同步函数 + 并发队列

  • 不会开启线程，在当前线程中执行
  • 任务一个接着一个

image.png

异步函数 + 串行队列

  • 开启新线程
  • 任务一个接着一个

image.png

异步函数 + 并发队列

  • 开启新线程
  • 任务异步执行，没有顺序，CPU 调度有关

image.png

主队列 + 同步函数

【造成死锁】：任务相互等待，造成死锁

/**
 主队列 + 同步函数
 不会开线程
 */
- (void)mainSyncTest{
    NSLog(@"0");
    // 等
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"1");
    });
    NSLog(@"2");
}

造成死锁的原因分析如下：

  • 主队列有两个任务，顺序为：NSLog任务 - 同步block
  • 执行NSLog任务后，执行同步Block，会将任务1（即i=1时）加入到主队列，主队列顺序为：NSLog0 - 同步block - NSLog2
  • NSLog2的执行需要等待同步 block 执行完毕才会执行，而同步block的执行需要等待 NSLog2 执行完毕，所以就造成了任务互相等待的情况，即造成死锁崩溃

死锁现象

  • 主线程因为你同步函数的原因等着先执行任务
  • 主队列等着主线程的任务执行完毕再执行自己的任务
  • 主队列和主线程相互等待会造成死锁

主队列 + 异步函数

【任务按顺序执行】：任务一个接一个的执行，不开辟线程

/**
 主队列 + 异步函数
 不会开线程 顺序
 */
- (void)mainAsyncTest{
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"1");
    });
    NSLog(@"2");
}
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