多線程GCD

基本概念

GCD

  • 全稱是Grand Central Dispatch，可譯為“牛逼的中樞調(diào)度器”
  • 純C語言，提供了非常多強大的函數(shù)

GCD的優(yōu)勢

  • GCD是蘋果公司為多核的并行運算提出的解決方案
  • GCD會自動利用更多的CPU內(nèi)核（比如雙核、四核）
  • GCD會自動管理線程的生命周期（創(chuàng)建線程、調(diào)度任務(wù)、銷毀線程）
  • 程序員只需要告訴GCD想要執(zhí)行什么任務(wù)，不需要編寫任何線程管理代碼

任務(wù)和隊列

  • GCD中有2個核心概念

    • 任務(wù)：執(zhí)行什么操作
    • 隊列：用來存放任務(wù)

  • GCD的使用就2個步驟

    • 定制任務(wù)
    • 確定想做的事情

  • 將任務(wù)添加到隊列中

    • GCD會自動將隊列中的任務(wù)取出，放到對應(yīng)的線程中執(zhí)行
    • 任務(wù)的取出遵循隊列的FIFO原則：先進先出，后進后出

執(zhí)行任務(wù)

執(zhí)行任務(wù)

  • GCD中有2個用來執(zhí)行任務(wù)的常用函數(shù)
    • 用同步的方式執(zhí)行任務(wù)
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
queue：隊列
block：任務(wù)
  • 用異步的方式執(zhí)行任務(wù)
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

  • 同步和異步的區(qū)別

    • 同步：只能在當(dāng)前線程中執(zhí)行任務(wù)，不具備開啟新線程的能力
    • 異步：可以在新的線程中執(zhí)行任務(wù)，具備開啟新線程的能力

  • GCD中還有個用來執(zhí)行任務(wù)的函數(shù)：

dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
  • 在前面的任務(wù)執(zhí)行結(jié)束后它才執(zhí)行，而且它后面的任務(wù)等它執(zhí)行完成之后才會執(zhí)行
  • 這個queue不能是全局的并發(fā)隊列

隊列的類型

  • GCD的隊列可以分為2大類型

    • 并發(fā)隊列（Concurrent Dispatch Queue）

      • 可以讓多個任務(wù)并發(fā)（同時）執(zhí)行（自動開啟多個線程同時執(zhí)行任務(wù)）
      • 并發(fā)功能只有在異步（dispatch_async）函數(shù)下才有效

    • 串行隊列（Serial Dispatch Queue）

      • 讓任務(wù)一個接著一個地執(zhí)行（一個任務(wù)執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行下一個任務(wù)）

容易混淆的術(shù)語

  • 有4個術(shù)語比較容易混淆：同步、異步、并發(fā)、串行

    • 同步和異步主要影響：能不能開啟新的線程

      • 同步：只是在當(dāng)前線程中執(zhí)行任務(wù)，不具備開啟新線程的能力
      • 異步：可以在新的線程中執(zhí)行任務(wù)，具備開啟新線程的能力

    • 并發(fā)和串行主要影響：任務(wù)的執(zhí)行方式

      • 并發(fā)：允許多個任務(wù)并發(fā)（同時）執(zhí)行
      • 串行：一個任務(wù)執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行下一個任務(wù)

創(chuàng)建隊列

并發(fā)隊列

  • 使用dispatch_queue_create函數(shù)創(chuàng)建隊列
dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 隊列名稱 
dispatch_queue_attr_t attr); // 隊列的類型
  • 創(chuàng)建并發(fā)隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  • GCD默認(rèn)已經(jīng)提供了全局的并發(fā)隊列，供整個應(yīng)用使用，可以無需手動創(chuàng)建
    • 使用dispatch_get_global_queue函數(shù)獲得全局的并發(fā)隊列
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 隊列的優(yōu)先級
unsigned long flags); // 此參數(shù)暫時無用，用0即可
  • 獲得全局并發(fā)隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
  • 全局并發(fā)隊列的優(yōu)先級
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默認(rèn)（中）
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后臺

串行隊列

  • GCD中獲得串行有2種途徑
    • 使用dispatch_queue_create函數(shù)創(chuàng)建串行隊列
// 創(chuàng)建串行隊列（隊列類型傳遞NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", NULL);
  • 使用主隊列（跟主線程相關(guān)聯(lián)的隊列）
    • 主隊列是GCD自帶的一種特殊的串行隊列
    • 放在主隊列中的任務(wù)，都會放到主線程中執(zhí)行
    • 使用dispatch_get_main_queue()獲得主隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

各種隊列的執(zhí)行效果

各種隊列的執(zhí)行效果.png
  • 注意：使用sync函數(shù)往當(dāng)前串行隊列中添加任務(wù)，會卡住當(dāng)前的串行隊列

線程間通信

線程間通信示例

  • 從子線程回到主線程
dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 執(zhí)行耗時的異步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主線程，執(zhí)行UI刷新操作
        });
});

其他用法

延時執(zhí)行

  • iOS常見的延時執(zhí)行
    • 調(diào)用NSObject的方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再調(diào)用self的run方法
  • 使用GCD函數(shù)
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后執(zhí)行這里的代碼...
});
  • 使用NSTimer
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:NO];

一次性代碼

  • 使用dispatch_once函數(shù)能保證某段代碼在程序運行過程中只被執(zhí)行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只執(zhí)行1次的代碼(這里面默認(rèn)是線程安全的)
});

快速迭代

  • 使用dispatch_apply函數(shù)能進行快速迭代遍歷
dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
    // 執(zhí)行10次代碼，index順序不確定
});

隊列組

  • 有這么1種需求

    • 首先：分別異步執(zhí)行2個耗時的操作
    • 其次：等2個異步操作都執(zhí)行完畢后，再回到主線程執(zhí)行操作

  • 如果想要快速高效地實現(xiàn)上述需求，可以考慮用隊列組

dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 執(zhí)行1個耗時的異步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 執(zhí)行1個耗時的異步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 等前面的異步操作都執(zhí)行完畢后，回到主線程...
});

單例模式

  • 單例模式的作用

    • 可以保證在程序運行過程，一個類只有一個實例，而且該實例易于供外界訪問
    • 從而方便地控制了實例個數(shù)，并節(jié)約系統(tǒng)資源

  • 單例模式的使用場合

    • 在整個應(yīng)用程序中，共享一份資源（這份資源只需要創(chuàng)建初始化1次）

  • ARC中，單例模式的實現(xiàn)

    • 在.m中保留一個全局的static的實例
static id _instance;
  • 重寫allocWithZone:方法，在這里創(chuàng)建唯一的實例（注意線程安全）
    + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
    {
        static dispatch_once_t onceToken;
        dispatch_once(&onceToken, ^{
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        });
        return _instance;
    }
  • 提供1個類方法讓外界訪問唯一的實例
  + (instancetype)sharedInstance
  {
      static dispatch_once_t onceToken;
      dispatch_once(&onceToken, ^{
          _instance = [[self alloc] init];
      });
      return _instance;
  }
  • 實現(xiàn)copyWithZone:方法
  - (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
  {
      return _instance;
  }
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