言到iOS多线程,一般还会谈及四栽办法:pthread、NSThread、GCD和NSOperation。其中,苹果推荐吧是咱们最常应用的确凿是GCD。对于身为开发者的我们吧,并发一直还生困难,如果对GCD的亮不敷透彻,那么iOS开发之长河绝对不会见顺手。这里,我会从几个角度浅谈自己本着GCD的明白。

一如既往、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.

上述大致说有了第一手操纵线程实现多线程的害处:

  • 开发人员必须依据系统的转动态调整线程的多少及状态,即对开发者的负责重。
  • 应用程序会以创造和保安线程上吃很多资产,即效率不如。

相对的,GCD是相同模拟小层级的C API,通过
GCD,开发者只需要为行中上加相同截取代码块(block或C函数指针),而非待一直跟线程打交道。GCD在后端管理方一个线程池,它不仅决定着您的代码块用以谁线程被实践,还因可用之系统资源对这些线程进行保管。GCD的劳作措施,使该具备众多长(快、稳、准):

  • 赶紧,更快的内存效率,因为线程栈不小存于应用内存。
  • 妥善,提供了活动的与全面的线程池管理机制,稳定要便利。
  • 论,提供了第一手而简单的调用接口,使用方便,准确。

仲、队列和天职

初学GCD的时光,肯定会纠结有类似颇重大而可毫无意义的问题。比如:GCD和线程到底什么关联;异步任务到底在谁线程工作;队列到底是单什么事物;mian
queue和main
thread到底将什么名堂等等。现在,这些我们一直略过(最后拾遗中会谈一下),苹果既然推荐用GCD,那么为什么还要纠结于线程呢?需要关怀的唯有出三三两两独概念:队列、任务。

1. 队列

调度班是一个靶,它见面因first-in、first-out的办法管理而提交的天职。GCD有三种植阵类型:

  • 出错行队列,串行队列将任务为先进先出(FIFO)的逐条来推行,所以串行队列经常用来举行看一些特定资源的齐处理。你得为冲需要创造多个队,而这些队列相对其他队都是出新执行的。换句话说,如果您创造了4个串行队列,每一个序列在同一时间都只实行一个职责,对当时四只任务的话,他们是并行独立且并作执行的。如果要创造串行队列,一般用dispatch_queue_create这个主意来兑现,并指定队列类型DISPATCH_QUEUE_SERIAL。
  • 相互之间队列,并作班虽然是会而施行多个任务,但这些任务还是遵循优先到先行实行(FIFO)的次第来施行之。并发队列会基于系统负荷来方便地挑并发执行这些职责。并发队列一般仰仗的即是大局队列(Global
    queue),进程中存在四独全局队列:高、中(默认)、低、后台四个先行级列,可以调用dispatch_get_global_queue函数传入优先级来拜会队列。当然我们呢堪为此dispatch_queue_create,并点名队列类型DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT,来协调创立一个并发队列。
  • 预告队列,与主线程功能相同。实际上,提交至main
    queue的职责会于主线程遭遇实行。main
    queue可以调用dispatch_get_main_queue()来取得。因为main
    queue是同主线程相关的,所以就是一个串行队列。和另外串行队列一样,这个队中之天职一样不好只能执行一个。它会管所有的职责都于主线程执行,而主线程是绝无仅有可用以更新
    UI 的线程。

额外说一样句,上面吧说罢,队列中的履行是相的,但是也是有限量。比如,并行执行的队数量被内核数的限定,无法真正到位大量班并行执行;比如,对于彼此队列中之大局队列而言,其是优先级关系,执行之时候吗会见仍其事先顺序,而未是相互。

2. 任务

linux内核中之职责之定义是描述进程的平种结构体,而GCD中之职责单是一个代码块,它可以因一个block或者函数指针。根据这代码块上加进去队列的道,将任务分为同步任务及异步任务:

  • 一道任务,使用dispatch_sync将任务在队列。将一块任务在串行队列,会挨个执行,一般不这么做而且在一个任务不结束时调整起外并任务会死锁。将联合任务在并行队列,会挨个执行,但是呢尚未什么含义。
  • 异步任务,使用dispatch_async将任务在队列。将异步任务在串行队列,会相继执行,并且不见面冒出死锁问题。将异步任务在并行队列,会并行执行多个任务,这吗是咱尽常用的同一种植方法。

3. 粗略以

// 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
...
});

老三、GCD常见用法及采取场景

大爱同句子话:Talk is cheap, show me the
code.接下来对GCD的利用,我会通过代码展示。

1. dispatch_async

诚如用法

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
        ...
    });
});

动用场景
这种用法非常广泛,比如被一个异步的纱要,待数额返回后返主队列刷新UI;又随要图片,待图片返回刷新UI等等。

2. dispatch_after

一般用法

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
    ...
});

运场景
即也咱提供了一个粗略的推移执行的计,比如以view加载结束延迟执行一个动画等等。

3. dispatch_once

相似用法

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

运场景
可以行使该创造一个单例,也得以做一些其它只实行同样潮的代码,比如举行一个仅仅会接触同样糟糕的button(好像没啥用)。

4. dispatch_group

诚如用法

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
    ...
});

下场景
上述的一律种植方法,可以适用于自己维护的局部异步任务的同问题;但是对早已封装好的组成部分仓房,比如AFNetworking等,我们无得到其异步任务之行,这里可以透过平等栽计数的方法控制任务中一块,下面为解决单界面多接口的相同栽方式。

// 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

相似用法

// 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
    ...
});

采用场景
和dispatch_group类似,dispatch_barrier也是异步任务之中的平种植共同方式,可以当随文件之读写操作时使用,保证读操作的准头。另外,有好几需要小心,dispatch_barrier_sync和dispatch_barrier_async只当和谐创办的并发队排上有效,在大局(Global)并作班、串行队列上,效果跟dispatch_(a)sync效果一样。

6. dispatch_apply

貌似用法

// 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);
});

使场景
那么,dispatch_apply有什么用啊,因为dispatch_apply并行的运行机制,效率一般快让for循环的接近串行机制(在for一赖巡回中之拍卖任务多时不时距离比较大)。比如就好据此来拉取网络数据后提前算出各个控件的轻重缓急,防止绘制时算,提高表单滑动流畅性,如果就此for循环,耗时于多,并且每个表单的数额没有借助关系,所以用dispatch_apply比较好。

7. dispatch_suspend和dispatch_resume

诚如用法

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

使场景
这种用法自还尚无品味了,不过其中起个待注意的接触。这简单独函数不会见潜移默化到行列中都尽的任务,队列暂停后,已经上加到行列中而还不曾实施之职责不见面尽,直到队列被恢复。

8. dispatch_semaphore_signal

貌似用法

// 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);
    });
}

下场景
事实上关于dispatch_semaphore_t,并无见到最多下以及素材说明,我只好参照自己对linux信号量的敞亮写了点滴只用法,经测试确实相似。这里,就非对准片死锁问题开展座谈了。

9. dispatch_set_context、dispatch_get_context和dispatch_set_finalizer_f

相似用法

// 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;
}

运场景
dispatch_set_context可以吧队列添加上下文数据,但是因为GCD是C语言接口形式的,所以该context参数类型是“void
*”。需用上述abc三栽办法创造context,并且一般做dispatch_set_finalizer_f使用,回收context内存。

季、内存和安

稍稍提一下咔嚓,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是线程安全之,你可以擅自往里面添加任务。

五、拾遗

此间关键提一下GCD的有坑和线程的片问题。

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中跟dispatch_sync同样的职能,所以需要考虑同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

若果你是新手,GCD和线程暂时木有关系。
设若您是权威,我们召开恋人吧。

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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