iOS多線程實(shí)現(xiàn)3-GCD

2019-11-14 18:26:24

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供稿：網(wǎng)友

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　　敲下gcd三個(gè)字母，搜狗第一條顯示居然是“滾床單” ^_^

一、介紹

　　GCD，英文全稱是Grand Central Dispatch（功能強(qiáng)悍的中央調(diào)度器），基于C語言編寫的一套多線程開發(fā)機(jī)制，因此使用時(shí)會(huì)以函數(shù)形式出現(xiàn)，且大部分函數(shù)以dispatch開頭，雖然是C語言的但相對(duì)于蘋果其它多線程實(shí)現(xiàn)方式，抽象層次更高，使用起來也更加方便。

　　它是蘋果為應(yīng)對(duì)多核的并行運(yùn)算提出的解決方案，它會(huì)自動(dòng)利用多核進(jìn)行并發(fā)處理和運(yùn)算，且線程由系統(tǒng)自動(dòng)管理（調(diào)度、運(yùn)行），無需程序員參與，使用起來非常方便。

二、任務(wù)和隊(duì)列

　　GCD有兩個(gè)核心：任務(wù)和隊(duì)列。

　　任務(wù)：要執(zhí)行的操作或方法函數(shù)，隊(duì)列：存放任務(wù)的集合，而我們要做的就是將任務(wù)添加到隊(duì)列然后執(zhí)行，GCD會(huì)自動(dòng)將隊(duì)列中的任務(wù)按先進(jìn)先出的方式取出并交給對(duì)應(yīng)線程執(zhí)行。注意任務(wù)的取出是按照先進(jìn)先出的方式，這也是隊(duì)列的特性，但是取出后的執(zhí)行順序則不一定，下面會(huì)詳細(xì)討論。

　　1 任務(wù)

　　可以簡單的認(rèn)為是一個(gè)操作，一個(gè)函數(shù)，一個(gè)方法等等，在實(shí)際的開發(fā)中大多是以block（block使用詳見）的形式，使用起來也更加靈活。

　　2 隊(duì)列

　　有兩種隊(duì)列：串行隊(duì)列和并行隊(duì)列。串行隊(duì)列：同步執(zhí)行，在當(dāng)前線程執(zhí)行；并行隊(duì)列：可由多個(gè)線程異步執(zhí)行，但任務(wù)的取出還是FIFO的。

　　　　隊(duì)列創(chuàng)建，根據(jù)函數(shù)第二個(gè)參數(shù)來創(chuàng)建串行或并行隊(duì)列。

// 參數(shù)1 隊(duì)列名稱// 參數(shù)2 隊(duì)列類型 DISPATCH_QUEUE_SERIAL/NULL串行隊(duì)列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT代表并行隊(duì)列// 下面代碼為創(chuàng)建一個(gè)串行隊(duì)列，也是實(shí)際開發(fā)中用的最多的dispatch_queue_t serialQ = dispatch_queue_create("隊(duì)列名", NULL);

　　另外系統(tǒng)提供了兩種隊(duì)列：全局隊(duì)列和主隊(duì)列。

　　　　全局隊(duì)列屬于并行隊(duì)列，只不過已由系統(tǒng)創(chuàng)建的沒有名字，且在全局可見（可用）。獲取全局隊(duì)列：

/* 取得全局隊(duì)列 第一個(gè)參數(shù)：線程優(yōu)先級(jí),設(shè)為默認(rèn)即可，個(gè)人習(xí)慣寫0，等同于默認(rèn) 第二個(gè)參數(shù)：標(biāo)記參數(shù)，目前沒有用，一般傳入0 */serialQ = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

　　　　主隊(duì)列屬于串行隊(duì)列，也由系統(tǒng)創(chuàng)建，只不過運(yùn)行在主線程（UI線程）。獲取主隊(duì)列：

// 獲取主隊(duì)列serialQ = dispatch_get_main_queue();

　　3 執(zhí)行方式-2種

　　同步執(zhí)行和異步執(zhí)行。

　　　　同步執(zhí)行：不會(huì)開啟線程，在當(dāng)前線程執(zhí)行。

　　　　異步執(zhí)行：gcd管理的線程池中有空閑線程就會(huì)從隊(duì)列中取出任務(wù)執(zhí)行，會(huì)開啟線程。

　　下面為實(shí)現(xiàn)同步和異步的函數(shù)，函數(shù)功能為：將任務(wù)添加到隊(duì)列并執(zhí)行。

/* 同步執(zhí)行 第一個(gè)參數(shù)：執(zhí)行任務(wù)的隊(duì)列：串行、并行、全局、主隊(duì)列 第二個(gè)參數(shù)：block任務(wù) */void dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);// 異步執(zhí)行void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

三、幾種類型

　　很明顯兩種執(zhí)行方式，兩種隊(duì)列。那么就有4種情況：串行隊(duì)列同步執(zhí)行、串行隊(duì)列異步執(zhí)行、并行隊(duì)列同步執(zhí)行、并行隊(duì)列異步執(zhí)行。哪一種會(huì)開啟新的線程？開幾條？是否并發(fā)？記憶起來比較繞，但是只要抓住基本的就可以，為了方便理解，現(xiàn)分析如下：

　　1）串行隊(duì)列，同步執(zhí)行-----串行隊(duì)列意味著順序執(zhí)行，同步執(zhí)行意味著不開啟線程（在當(dāng)前線程執(zhí)行）

　　2）串行隊(duì)列,異步執(zhí)行-----串行隊(duì)列意味著任務(wù)順序執(zhí)行，異步執(zhí)行說明要開線程, （如果開多個(gè)線程的話，不能保證串行隊(duì)列順序執(zhí)行，所以只開一個(gè)線程）

　　3）并行隊(duì)列,異步執(zhí)行-----并行隊(duì)列意味著執(zhí)行順序不確定，異步執(zhí)行意味著會(huì)開啟線程，而并行隊(duì)列又允許不按順序執(zhí)行，所以系統(tǒng)為了提高性能會(huì)開啟多個(gè)線程，來隊(duì)列取任務(wù)（隊(duì)列中任務(wù)取出仍然是順序取出的，只是線程執(zhí)行無序）。

　　4）并行隊(duì)列,同步執(zhí)行-----同步執(zhí)行意味著不開線程,則肯定是順序執(zhí)行

　　5）主線程中主隊(duì)列,同步執(zhí)行-----程序執(zhí)行不出來(死鎖) ；原因：主隊(duì)列，如果主線程正在執(zhí)行代碼，就不調(diào)度任務(wù)；同步執(zhí)行：一直執(zhí)行第一個(gè)任務(wù)直到結(jié)束。兩者互相等待造成死鎖。

// 在主線程執(zhí)行下面代碼，會(huì)死鎖dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{    // 要執(zhí)行的代碼});

四、常用舉例

　　1 線程間通訊

　　比如，為了提高用戶體驗(yàn)，我們一般在其他線程（非主線程）下載圖片或其它網(wǎng)絡(luò)資源，下載完成后我們要更新UI，而UI更新必須在主線程執(zhí)行，所以我們經(jīng)常會(huì)使用：

// 同步執(zhí)行，會(huì)阻塞指導(dǎo)下面block中的代碼執(zhí)行完畢dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{    // 主線程，UI更新});// 異步執(zhí)行dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{    // 主線程，UI更新});

　　2 其它常用

　　全局隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)并發(fā)：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{    // 要執(zhí)行的代碼});

五、Dispatch Group調(diào)度組

　　使用調(diào)度組，可以輕松實(shí)現(xiàn)在一些任務(wù)完成后，做一些操作。比如具有順序性要求的生產(chǎn)者消費(fèi)者等等。

　　示例1 任務(wù)1完成之后執(zhí)行任務(wù)2。

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {    [self groupTest];}- (void)groupTest {    // 創(chuàng)建一個(gè)組    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();    NSLog(@"開始執(zhí)行");    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{        dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{            // 任務(wù)1            // 等待1s一段時(shí)間在執(zhí)行            [NSThread sleepForTimeInterval:1];            NSLog(@"task1 running in %@",[NSThread currentThread]);        });        dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{            // 任務(wù)2            NSLog(@"task2 running in %@",[NSThread currentThread]);        });    });}

　　點(diǎn)擊屏幕后，打印如下，可以看到任務(wù)1雖然等待了1s，任務(wù)2也不執(zhí)行，只有任務(wù)1執(zhí)行完畢才執(zhí)行任務(wù)2.

2015-08-28 18:16:05.317 GCDTest[1468:229374] 開始執(zhí)行2015-08-28 18:16:06.323 GCDTest[1468:229457] task1 running in <NSThread: 0x7f8962f16900>{number = 2, name = (null)}2015-08-28 18:16:06.323 GCDTest[1468:229456] task2 running in <NSThread: 0x7f8962c92750>{number = 3, name = (null)}

　　示例2，其實(shí)示例1并不常用，真正用到的是監(jiān)控多個(gè)任務(wù)完成之后，回到主線程更新UI，或者做其它事情。

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {    [self groupTest];}- (void)groupTest {    // 創(chuàng)建一個(gè)組    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();    NSLog(@"開始執(zhí)行");    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{        dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{            // 關(guān)聯(lián)任務(wù)1            NSLog(@"task1 running in %@",[NSThread currentThread]);        });        dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{            // 關(guān)聯(lián)任務(wù)2            NSLog(@"task2 running in %@",[NSThread currentThread]);        });        dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{            // 關(guān)聯(lián)任務(wù)3            NSLog(@"task3 running in %@",[NSThread currentThread]);        });        dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{            // 關(guān)聯(lián)任務(wù)4            // 等待1秒            [NSThread sleepForTimeInterval:1];            NSLog(@"task4 running in %@",[NSThread currentThread]);        });        dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{            // 回到主線程執(zhí)行            NSLog(@"mainTask running in %@",[NSThread currentThread]);        });    });}

　　點(diǎn)擊屏幕后，打印如下，可以看到無論其它任務(wù)然后和執(zhí)行，mainTask等待它們執(zhí)行后才執(zhí)行。

2015-08-28 18:24:14.312 GCDTest[1554:236273] 開始執(zhí)行2015-08-28 18:24:14.312 GCDTest[1554:236352] task3 running in <NSThread: 0x7fa8f1f0c9c0>{number = 4, name = (null)}2015-08-28 18:24:14.312 GCDTest[1554:236354] task1 running in <NSThread: 0x7fa8f1d10750>{number = 2, name = (null)}2015-08-28 18:24:14.312 GCDTest[1554:236351] task2 running in <NSThread: 0x7fa8f1c291a0>{number = 3, name = (null)}2015-08-28 18:24:15.313 GCDTest[1554:236353] task4 running in <NSThread: 0x7fa8f1d0e7f0>{number = 5, name = (null)}2015-08-28 18:24:15.313 GCDTest[1554:236273] mainTask running in <NSThread: 0x7fa8f1c13df0>{number = 1, name = main}