谈到iOS多线程,一般都会谈到四种艺术:pthread、NSThread、GCD和NSOperation。其中,苹果推荐也是大家最经常使用的确切是GCD。对于身为开发者的大家来说,并发一向都很困难,倘使对GCD的明亮不够透彻,那么iOS开发的进程相对不会一帆风顺。这里,我会从多少个角度浅谈我对GCD的敞亮。

一、多线程背景

Although threads have been around for many years and continue to have
their uses, they do not solve the general problem of executing
multiple tasks in a scalable way. With threads, the burden of creating
a scalable solution rests squarely on the shoulders of you, the
developer. You have to decide how many threads to create and adjust
that number dynamically as system conditions change. Another problem
is that your application assumes most of the costs associated with
creating and maintaining any threads it uses.

上述大致说出了直接操纵线程实现多线程的坏处:

  • 开发人士必须遵照系统的变动动态调整线程的多少和气象,即对开发者的负担重。
  • 应用程序会在创设和掩护线程上消耗过多基金,即功用低。

绝对的,GCD是一套低层级的C API,通过
GCD,开发者只需要向队列中添加一段代码块(block或C函数指针),而不需要直接和线程打交道。GCD在后端管理着一个线程池,它不只控制着你的代码块将在哪些线程被实施,还遵照可用的系统资源对这一个线程举行保管。GCD的办事章程,使其具有广大独到之处(快、稳、准):

  • 快,更快的内存效用,因为线程栈不暂存于应用内存。
  • 稳,提供了自动的和完善的线程池管理机制,稳定而方便。
  • 准,提供了第一手并且简单的调用接口,使用方便,准确。

二、队列和职责

初学GCD的时候,肯定会纠结一些类似很关键但却毫无意义的题材。比如:GCD和线程到底哪些关联;异步任务到底在哪个线程工作;队列到底是个什么东西;mian
queue和main
thread到底搞哪样名堂等等。现在,那个我们一向略过(最终拾遗中会谈一下),苹果既然推荐使用GCD,那么为何还要纠结于线程呢?需要关怀的只有几个概念:队列、任务。

1. 队列

调度队列是一个目的,它会以first-in、first-out的不二法门管理您提交的职责。GCD有两种队列类型:

  • 串行队列,串行队列将任务以先进先出(FIFO)的顺序来实施,所以串行队罗萨里奥常用来做访问一些特定资源的联合处理。你可以也按照需要创设五个连串,而这一个队列相对其他队列都是现身执行的。换句话说,固然您成立了4个串行队列,每一个队列在同一时间都只举行一个职责,对这五个任务以来,他们是相互独立且并发执行的。倘诺需要创制串行队列,一般用dispatch_queue_create这个措施来实现,并点名队列类型DISPATCH_QUEUE_SERIAL。
  • 相互队列,并发队列虽然是能而且施行多少个任务,但这一个职责仍然是按部就班先到先实施(FIFO)的一一来实施的。并发队列会基于系统负荷来适合地选拔并发执行那一个任务。并发队列一般指的就是全局队列(Global
    queue),进程中存在五个全局队列:高、中(默认)、低、后台五个先行级队列,能够调用dispatch_get_global_queue函数传入优先级来拜访队列。当然大家也足以用dispatch_queue_create,并点名队列类型DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT,来自己创办一个油但是生队列。
  • 主队列,与主线程功效相同。实际上,提交至main
    queue的职责会在主线程中执行。main
    queue能够调用dispatch_get_main_queue()来取得。因为main
    queue是与主线程相关的,所以这是一个串行队列。和此外串行队列一样,这么些行列中的任务一回只可以执行一个。它能担保拥有的职责都在主线程执行,而主线程是绝无仅有可用来革新UI 的线程。

额外说一句,下面也说过,队列间的施行是互相的,不过也存在一些范围。比如,并行执行的行列数量受到内核数的范围,不可能真正形成大量序列并行执行;比如,对于互相队列中的全局队列而言,其存在优先级关系,执行的时候也会按部就班其事先顺序,而不是相互。

2. 任务

linux内核中的任务的概念是描述进程的一种结构体,而GCD中的任务只是一个代码块,它可以指一个block或者函数指针。依据这些代码块添加进去队列的章程,将任务分为同步任务和异步任务:

  • 同台任务,使用dispatch_sync将任务参预队列。将同台任务出席串行队列,会挨个执行,一般不这么做而且在一个职责未截至时调起另外同步任务会死锁。将一同任务参与并行队列,会相继执行,不过也没怎么含义。
  • 异步任务,使用dispatch_async将任务出席队列。将异步任务参与串行队列,会相继执行,并且不会现出死锁问题。将异步任务参与并行队列,会并行执行多少个任务,这也是大家最常用的一种形式。

3. 简约利用

// 队列的创建,queue1:中(默认)优先级的全局并行队列、queue2:主队列、queue3:未指定type则为串行队列、queue4:指定串行队列、queue5:指定并行队列
dispatch_queue_t queue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_queue_t queue2 = dispatch_get_main_queue();
dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("queue3", NULL);
dispatch_queue_t queue4 = dispatch_queue_create("queue4", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue5 = dispatch_queue_create("queue5", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

// 队列中添加异步任务
dispatch_async(queue1, ^{
// 任务
...
});

// 队列中添加同步任务
dispatch_sync(queue1, ^{
// 任务
...
});

三、GCD常见用法和采用场景

丰裕喜欢一句话:Talk is cheap, show me the
code.接下来对GCD的拔取,我会通过代码显示。

1. dispatch_async

相似用法

dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_async(globalQueue, ^{
    // 一个异步的任务,例如网络请求,耗时的文件操作等等
    ...
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // UI刷新
        ...
    });
});

应用场景
这种用法卓殊广泛,比如敞开一个异步的网络请求,待数额重回后回来主队列刷新UI;又比如说请求图片,待图片重返刷新UI等等。

2. dispatch_after

相似用法

dispatch_queue_t queue= dispatch_get_main_queue();
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
    // 在queue里面延迟执行的一段代码
    ...
});

应用场景
这为我们提供了一个简单易行的推移执行的办法,比如在view加载截止延迟执行一个动画片等等。

3. dispatch_once

一般用法

static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只执行一次的任务
    ...
});

选用场景
能够利用其创制一个单例,也足以做一些任何只举办四次的代码,比如做一个只可以点五遍的button(好像没啥用)。

4. dispatch_group

一般用法

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, ^{
    // 异步任务1
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    // 异步任务2
});

// 等待group中多个异步任务执行完毕,做一些事情,介绍两种方式

// 方式1(不好,会卡住当前线程)
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
...

// 方式2(比较好)
dispatch_group_notify(group, mainQueue, ^{
    // 任务完成后,在主队列中做一些操作
    ...
});

拔取场景
上述的一种方法,可以适用于自己维护的一部分异步任务的联名问题;但是对于早已封装好的一对库,比如AFNetworking等,我们不拿到其异步任务的队列,这里可以通过一种计数的法子控制任务间共同,下边为化解单界面多接口的一种模式。

// 两个请求和参数为我项目里面的不用在意。

// 计数+1
dispatch_group_enter(group);
[JDApiService getActivityDetailWithActivityId:self.activityId Location:stockAddressId SuccessBlock:^(NSDictionary *userInfo) {
    // 数据返回后一些处理
    ...

    // 计数-1
    dispatch_group_leave(group);
} FailureBlock:^(NSError *error) {
    // 数据返回后一些处理
    ...

    // 计数-1
    dispatch_group_leave(group);
}];

// 计数+1
dispatch_group_enter(group);
[JDApiService getAllCommentWithActivityId:self.activityId PageSize:3 PageNum:self.commentCurrentPage SuccessBlock:^(NSDictionary *userInfo) {
    // 数据返回后一些处理
    ...

    // 计数-1
    dispatch_group_leave(group);
} FailureBlock:^(NSError *error) {
    // 数据返回后一些处理
    ...

    // 计数-1
    dispatch_group_leave(group);
}];

// 其实用计数的说法可能不太对,但是就这么理解吧。会在计数为0的时候执行dispatch_group_notify的任务。
dispatch_group_notify(group, mainQueue, ^{
    // 一般为回主队列刷新UI
    ...
});

5. dispatch_barrier_async

貌似用法

// dispatch_barrier_async的作用可以用一个词概括--承上启下,它保证此前的任务都先于自己执行,此后的任务也迟于自己执行。本例中,任务4会在任务1、2、3都执行完之后执行,而任务5、6会等待任务4执行完后执行。

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
    // 任务1
    ...
});
dispatch_async(queue, ^{
    // 任务2
    ...
});
dispatch_async(queue, ^{
    // 任务3
    ...
});
dispatch_barrier_async(queue, ^{
    // 任务4
    ...
});
dispatch_async(queue, ^{
    // 任务5
    ...
});
dispatch_async(queue, ^{
    // 任务6
    ...
});

动用场景
和dispatch_group类似,dispatch_barrier也是异步任务间的一种共同形式,可以在比如文件的读写操作时使用,保证读操作的准头。其余,有一些急需专注,dispatch_barrier_sync和dispatch_barrier_async只在投机创办的并发队列上有效,在大局(Global)并发队列、串行队列上,效果跟dispatch_(a)sync效果同样。

6. dispatch_apply

一般用法

// for循环做一些事情,输出0123456789
for (int i = 0; i < 10; i ++) {
    NSLog(@"%d", i);
}

// dispatch_apply替换(当且仅当处理顺序对处理结果无影响环境),输出顺序不定,比如1098673452
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
/*! dispatch_apply函数说明
*
*  @brief  dispatch_apply函数是dispatch_sync函数和Dispatch Group的关联API
*         该函数按指定的次数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等到全部的处理执行结束
*
*  @param 10    指定重复次数  指定10次
*  @param queue 追加对象的Dispatch Queue
*  @param index 带有参数的Block, index的作用是为了按执行的顺序区分各个Block
*
*/
dispatch_apply(10, queue, ^(size_t index) {
    NSLog(@"%zu", index);
});

拔取场景
那么,dispatch_apply有咋样用呢,因为dispatch_apply并行的运行机制,功效一般快于for循环的类串行机制(在for三回巡回中的处理任务过多时差异比较大)。比如这足以用来拉取网络数据后提前算出各样控件的高低,制止绘制时总括,提升表单滑动流畅性,如果用for循环,耗时较多,并且每个表单的多少没有倚重关系,所以用dispatch_apply比较好。

7. dispatch_suspend和dispatch_resume

貌似用法

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_suspend(queue); //暂停队列queue
dispatch_resume(queue);  //恢复队列queue

利用场景
这种用法我还并未品味过,可是其中有个需要小心的点。这三个函数不会潜移默化到行列中已经履行的任务,队列暂停后,已经添加到队列中但还未曾履行的职责不会执行,直到队列被復苏。

8. dispatch_semaphore_signal

相似用法

// dispatch_semaphore_signal有两类用法:a、解决同步问题;b、解决有限资源访问(资源为1,即互斥)问题。
// dispatch_semaphore_wait,若semaphore计数为0则等待,大于0则使其减1。
// dispatch_semaphore_signal使semaphore计数加1。

// a、同步问题:输出肯定为1、2、3。
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_semaphore_t semaphore1 = dispatch_semaphore_create(1);
dispatch_semaphore_t semaphore2 = dispatch_semaphore_create(0);
dispatch_semaphore_t semaphore3 = dispatch_semaphore_create(0);

dispatch_async(queue, ^{
    // 任务1
    dispatch_semaphore_wait(semaphore1, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"1\n");
    dispatch_semaphore_signal(semaphore2);
    dispatch_semaphore_signal(semaphore1);
});

dispatch_async(queue, ^{
    // 任务2
    dispatch_semaphore_wait(semaphore2, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"2\n");
    dispatch_semaphore_signal(semaphore3);
    dispatch_semaphore_signal(semaphore2);
});

dispatch_async(queue, ^{
    // 任务3
    dispatch_semaphore_wait(semaphore3, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"3\n");
    dispatch_semaphore_signal(semaphore3);
});

// b、有限资源访问问题:for循环看似能创建100个异步任务,实质由于信号限制,最多创建10个异步任务。
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(10);
for (int i = 0; i < 100; i ++) {
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    dispatch_async(queue, ^{
    // 任务
    ...
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
}

行使场景
事实上关于dispatch_semaphore_t,并从未见到太多接纳和资料表明,我只好参照自己对linux信号量的知晓写了多个用法,经测试确实相似。那里,就不对一部分死锁问题举行座谈了。

9. dispatch_set_context、dispatch_get_context和dispatch_set_finalizer_f

貌似用法

// dispatch_set_context、dispatch_get_context是为了向队列中传递上下文context服务的。
// dispatch_set_finalizer_f相当于dispatch_object_t的析构函数。
// 因为context的数据不是foundation对象,所以arc不会自动回收,一般在dispatch_set_finalizer_f中手动回收,所以一般讲上述三个方法绑定使用。

- (void)test
{
    // 几种创建context的方式
    // a、用C语言的malloc创建context数据。
    // b、用C++的new创建类对象。
    // c、用Objective-C的对象,但是要用__bridge等关键字转为Core Foundation对象。

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    if (queue) {
        // "123"即为传入的context
        dispatch_set_context(queue, "123");
        dispatch_set_finalizer_f(queue, &xigou);
    }
    dispatch_async(queue, ^{
        char *string = dispatch_get_context(queue);
        NSLog(@"%s", string);
    });
}

// 该函数会在dispatch_object_t销毁时调用。
void xigou(void *context)
{
    // 释放context的内存(对应上述abc)

    // a、CFRelease(context);
    // b、free(context);
    // c、delete context;
}

接纳场景
dispatch_set_context能够为队列添加上下文数据,然则因为GCD是C语言接口模式的,所以其context参数类型是“void
*”。需利用上述abc两种办法开创context,并且一般结合dispatch_set_finalizer_f使用,回收context内存。

四、内存和定西

有些提一下呢,因为有的人纠结于dispatch的内存问题。
内存

  • MRC:用dispatch_retain和dispatch_release管理dispatch_object_t内存。
  • ARC:ARC在编译时刻自动管理dispatch_object_t内存,使用retain和release会报错。

安全
dispatch_queue是线程安全的,你可以随意往里面添加任务。

五、拾遗

此处首要提一下GCD的片段坑和线程的一部分问题。

1. 死锁

dispatch_sync

// 假设这段代码执行于主队列
dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

// 在主队列添加同步任务
dispatch_sync(mainQueue, ^{
    // 任务
    ...
});

// 在串行队列添加同步任务 
dispatch_sync(serialQueue, ^{
    // 任务
    ...
    dispatch_sync(serialQueue, ^{
        // 任务
        ...
    });
};

dispatch_apply

// 因为dispatch_apply会卡住当前线程,内部的dispatch_apply会等待外部,外部的等待内部,所以死锁。
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_apply(10, queue, ^(size_t) {
    // 任务
    ...
    dispatch_apply(10, queue, ^(size_t) {
        // 任务
        ...
    });
});

dispatch_barrier
dispatch_barrier_sync在串行队列和大局并行队列之中和dispatch_sync同样的效果,所以需考虑同dispatch_sync一样的死锁问题。

2. dispatch_time_t

// dispatch_time_t一般在dispatch_after和dispatch_group_wait等方法里作为参数使用。这里最需要注意的是一些宏的含义。
// NSEC_PER_SEC,每秒有多少纳秒。
// USEC_PER_SEC,每秒有多少毫秒。
// NSEC_PER_USEC,每毫秒有多少纳秒。
// DISPATCH_TIME_NOW 从现在开始
// DISPATCH_TIME_FOREVE 永久

// time为1s的写法
dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC);

3. GCD和线程的涉及

一旦您是新手,GCD和线程暂时木有关系。
若果您是王牌,大家做朋友吗。

六、参考文献

1、https://developer.apple.com/library/mac/documentation/General/Conceptual/ConcurrencyProgrammingGuide/OperationQueues/OperationQueues.html\#//apple\_ref/doc/uid/TP40008091-CH102-SW2
2、https://developer.apple.com/library/ios/documentation/Performance/Reference/GCD\_libdispatch\_Ref/
3、http://tutuge.me/2015/04/03/something-about-gcd/
4、http://www.jianshu.com/p/85b75c7a6286
5、http://www.jianshu.com/p/d56064507fb8

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