GCD

簡(jiǎn)介

GCD全稱是Grand Central Dispatch
純C語言，提供例如非常強(qiáng)大的函數(shù)

優(yōu)勢(shì)

GCD是蘋果公司為多核的并行運(yùn)算提出的解決方案
GCD會(huì)自動(dòng)利用更多的CPU內(nèi)核（比如雙核、四核）
GCD會(huì)自動(dòng)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

【重點(diǎn)】用一句話總結(jié)GCD就是：將任務(wù)添加到隊(duì)列，并指定任務(wù)執(zhí)行的函數(shù)

核心

在日常開發(fā)中，GCD一般寫成下面這種形式

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

將上述代碼拆分，方便我們來理解GCD的核心 主要是由 任務(wù) + 隊(duì)列 + 函數(shù) 構(gòu)成

//********GCD基礎(chǔ)寫法********
//創(chuàng)建任務(wù)
dispatch_block_t block = ^{
    NSLog(@"hello GCD");
};

//創(chuàng)建串行隊(duì)列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.sunrise.queue", NULL);

//將任務(wù)添加到隊(duì)列，并指定函數(shù)執(zhí)行
dispatch_async(queue, block);

使用dispatch_block_t創(chuàng)建任務(wù)
使用dispatch_queue_t創(chuàng)建隊(duì)列
將任務(wù)添加到隊(duì)列，并指定執(zhí)行任務(wù)的函數(shù)dispatch_async

注意

這里的任務(wù)是指執(zhí)行操作的意思，在使用dispatch_block_t創(chuàng)建任務(wù)時(shí)，主要有以下兩點(diǎn)說明

任務(wù)使用block封裝
任務(wù)的block沒有參數(shù)也沒有返回值

函數(shù)與隊(duì)列

函數(shù)

在GCD中執(zhí)行任務(wù)的方式有兩種，同步執(zhí)行和異步執(zhí)行，分別對(duì)應(yīng) 同步函數(shù)dispatch_sync 和 異步函數(shù)dispatch_async，兩者對(duì)比如下

同步執(zhí)行，對(duì)應(yīng)同步函數(shù)dispatch_sync
- 必須等待當(dāng)前語句執(zhí)行完畢，才會(huì)執(zhí)行下一條語句
- 不會(huì)開啟線程，即不具備開啟新線程的能力
- 在當(dāng)前線程中執(zhí)行block任務(wù)
異步執(zhí)行，對(duì)應(yīng)異步函數(shù)dispatch_async
- 不用等待當(dāng)前語句執(zhí)行完畢，就可以執(zhí)行下一條語句
- 會(huì)開啟線程執(zhí)行block任務(wù)，即具備開啟新線程的能力（但并不一定開啟新線程，這個(gè)與任務(wù)所指定的隊(duì)列類型有關(guān)）
- 異步 是 多線程 的代名詞

所以，綜上所述，兩種執(zhí)行方式的主要區(qū)別有兩點(diǎn)：

是否等待隊(duì)列的任務(wù)執(zhí)行完畢
是否具備開啟新線程的能力

隊(duì)列

串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列

多線程中所說的隊(duì)列（Dispatch Queue）是指執(zhí)行任務(wù)的等待隊(duì)列，即用來存放任務(wù)的隊(duì)列。隊(duì)列是一種特殊的線性表，遵循先進(jìn)先出（FIFO）原則，即新任務(wù)總是被插入到隊(duì)尾，而任務(wù)的讀取從隊(duì)首開始讀取。每讀取一個(gè)任務(wù)，則動(dòng)隊(duì)列中釋放一個(gè)任務(wù)，如下圖所示

隊(duì)列

在GCD中，隊(duì)列主要分為串行隊(duì)列（Serial Dispatch Queue） 和并發(fā)隊(duì)列（Concurrent Dispatch Queue）兩種，如下圖所示

串行與并發(fā)

串行隊(duì)列：每次只有一個(gè)任務(wù)被執(zhí)行，等待上一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢再執(zhí)行下一個(gè)，即只開啟一個(gè)線程（通俗理解：同一時(shí)刻只調(diào)度一個(gè)任務(wù)執(zhí)行）
- 使用dispatch_queue_create("xxx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);創(chuàng)建串行隊(duì)列
- 其中的DISPATCH_QUEUE_SERIAL也可以使用NULL表示，這兩種均表示 默認(rèn)的串行隊(duì)列

// 串行隊(duì)列的獲取方法
dispatch_queue_t serialQueue1 = dispatch_queue_create("com.sunrise.queue", NULL);
dispatch_queue_t serialQueue2 = dispatch_queue_create("com.sunrise.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

并發(fā)隊(duì)列：一次可以并發(fā)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，即開啟多個(gè)線程，并同時(shí)執(zhí)行任務(wù)（通俗理解：同一時(shí)刻可以調(diào)度多個(gè)任務(wù)執(zhí)行）
- 使用dispatch_queue_create("xxx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);創(chuàng)建并發(fā)隊(duì)列
- 注意：并發(fā)隊(duì)列的并發(fā)功能只有在異步函數(shù)下才有效

// 并發(fā)隊(duì)列的獲取方法
dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.sunrise.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

主隊(duì)列和全局并發(fā)隊(duì)列

在GCD中，針對(duì)這兩種隊(duì)列，分別提供了主隊(duì)列（Main Dispatch Queue）和全局并發(fā)隊(duì)列（Global Dispatch Queue）

主隊(duì)列（Main Dispatch Queue）：GCD中提供的特殊的串行隊(duì)列
- 專門用來 在主線程上調(diào)度任務(wù)的串行隊(duì)列，依賴于主線程、主Runloop，在main函數(shù)調(diào)用之前自動(dòng)創(chuàng)建
- 不會(huì)開啟線程
- 如果當(dāng)前主線程正在有任務(wù)執(zhí)行，那么無論主隊(duì)列中當(dāng)前被添加了什么任務(wù)，都不會(huì)被調(diào)度
- 使用dispatch_get_main_queue()獲得主隊(duì)列
- 通常在返回主線程更新UI時(shí)使用

//主隊(duì)列的獲取方法
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

全局并發(fā)隊(duì)列（Global Dispatch Queue）：GCD提供的默認(rèn)的并發(fā)隊(duì)列
- 為了方便程序員的使用，蘋果提供了全局隊(duì)列
- 在使用多線程開發(fā)時(shí)，如果對(duì)隊(duì)列沒有特殊需求，在執(zhí)行異步任務(wù)時(shí)，可以直接使用全局隊(duì)列
- 使用dispatch_get_global_queue獲取全局并發(fā)隊(duì)列，最簡(jiǎn)單的是dispatch_get_global_queue(0, 0)
  - 第一個(gè)參數(shù)表示隊(duì)列優(yōu)先級(jí)，默認(rèn)優(yōu)先級(jí)為DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT=0，在iOS9之后，已經(jīng)被服務(wù)質(zhì)量（quality-of-service）取代
  - 第二個(gè)參數(shù)使用0

//全局并發(fā)隊(duì)列的獲取方法
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

//優(yōu)先級(jí)從高到低（對(duì)應(yīng)的服務(wù)質(zhì)量）依次為
- 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

全局并發(fā)隊(duì)列 + 主隊(duì)列配合使用

在日常開發(fā)中，全局隊(duì)列+并發(fā)并列一般是這樣配合使用的

//主隊(duì)列 + 全局并發(fā)隊(duì)列的日常使用
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
  //執(zhí)行耗時(shí)操作
  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
     //回到主線程進(jìn)行UI操作
  });      
});

函數(shù)與隊(duì)列的不同組合

串行隊(duì)列 + 同步函數(shù)

【任務(wù)按順序執(zhí)行】：任務(wù)一個(gè)接一個(gè)的在當(dāng)前線程執(zhí)行，不開辟新線程

串行隊(duì)列 + 異步函數(shù)

【任務(wù)按順序執(zhí)行】：任務(wù)一個(gè)接一個(gè)的執(zhí)行，會(huì)開辟新線程

并發(fā)隊(duì)列 + 同步函數(shù)

【任務(wù)按順序執(zhí)行】：任務(wù)一個(gè)接一個(gè)的執(zhí)行，不開辟線程

并發(fā)隊(duì)列 + 異步函數(shù)

【任務(wù)按亂序執(zhí)行】：任務(wù)執(zhí)行無順序，會(huì)開辟新線程

主隊(duì)列 + 同步函數(shù)

【造成死鎖】：任務(wù)相互等待，造成死鎖

造成死鎖的原因分析如下：

主隊(duì)列有兩個(gè)任務(wù)，順序?yàn)椋?NSLog任務(wù) - 同步block
執(zhí)行NSLog任務(wù)后，執(zhí)行同步Block，會(huì)將任務(wù)1（即i=1時(shí)）加入到主隊(duì)列，主隊(duì)列順序?yàn)椋?code>NSLog任務(wù) - 同步block - 任務(wù)1
任務(wù)1的執(zhí)行需要等待同步block執(zhí)行完畢才會(huì)執(zhí)行，而同步block的執(zhí)行需要等待任務(wù)1執(zhí)行完畢，所以就造成了任務(wù)互相等待的情況，即造成死鎖崩潰

死鎖現(xiàn)象

主線程因?yàn)?code>同步函數(shù)的原因等著先執(zhí)行任務(wù)
主隊(duì)列等著主線程的任務(wù)執(zhí)行完畢再執(zhí)行自己的任務(wù)
主隊(duì)列和主線程相互等待會(huì)造成死鎖

主隊(duì)列 + 異步函數(shù)

【任務(wù)按順序執(zhí)行】：任務(wù)一個(gè)接一個(gè)的執(zhí)行，不開辟線程

全局并發(fā)隊(duì)列 + 同步函數(shù)

【任務(wù)按順序執(zhí)行】：任務(wù)一個(gè)接一個(gè)的執(zhí)行，不開辟新線程

全局并發(fā)隊(duì)列 + 異步函數(shù)

【任務(wù)按亂序執(zhí)行】：任務(wù)亂序執(zhí)行，會(huì)開辟新線程

總結(jié)

函數(shù)隊(duì)列	串行隊(duì)列	并發(fā)隊(duì)列	主隊(duì)列	全局并發(fā)隊(duì)列
同步函數(shù)	順序執(zhí)行，不開辟線程	順序執(zhí)行，不開辟線程	死鎖	順序執(zhí)行，不開辟線程
異步函數(shù)	順序執(zhí)行，開辟線程	亂序執(zhí)行，開辟線程	順序執(zhí)行，不開辟線程	亂序執(zhí)行，開辟線程

相關(guān)面試題解析

【面試題 - 1】異步函數(shù)+并行隊(duì)列

下面代碼的輸出順序是什么？

- (void)interview01{
    //并行隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"1");
    // 耗時(shí)
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"3");
        });
        NSLog(@"4");
    });
    NSLog(@"5");
}
----------打印結(jié)果-----------
輸出順序?yàn)椋? 5 2 4 3

異步函數(shù)并不會(huì)阻塞主隊(duì)列，會(huì)開辟新線程執(zhí)行異步任務(wù)

代碼分析

如下圖所示，紅線表示任務(wù)的執(zhí)行順序

主線程的任務(wù)隊(duì)列為：任務(wù)1、異步block1、任務(wù)5，其中異步block1會(huì)比較耗費(fèi)性能，任務(wù)1和任務(wù)5的任務(wù)復(fù)雜度是相同的，所以任務(wù)1和任務(wù)5優(yōu)先于異步block1執(zhí)行
在異步block1中，任務(wù)隊(duì)列為：任務(wù)2、異步block2、任務(wù)4，其中block2相對(duì)比較耗費(fèi)性能，任務(wù)2和任務(wù)4是復(fù)雜度一樣，所以任務(wù)2和任務(wù)4優(yōu)先于block2執(zhí)行
最后執(zhí)行block2中的任務(wù)3
在極端情況下，可能出現(xiàn) 任務(wù)2先于任務(wù)1和任務(wù)5執(zhí)行，原因是出現(xiàn)了當(dāng)前主線程卡頓或者延遲的情況

代碼修改

【修改1】：將并行隊(duì)列 改成 串行隊(duì)列，對(duì)結(jié)果沒有任何影響，順序仍然是 1 5 2 4 3
【修改2】：在任務(wù)5之前，休眠2s，即sleep(2)，執(zhí)行的順序?yàn)椋? 2 4 3 5,原因是因?yàn)镮/O的打印，相比于休眠2s，復(fù)雜度更簡(jiǎn)單，所以異步block1 會(huì)先于任務(wù)5執(zhí)行。當(dāng)然如果主隊(duì)列堵塞，會(huì)出現(xiàn)其他的執(zhí)行順序

【面試題 - 2】異步函數(shù)嵌套同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列

下面代碼的輸出順序是什么？

- (void)interview02{
    //并發(fā)隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"1");
    //異步函數(shù)
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");
        //同步函數(shù)
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"3");
        });
        NSLog(@"4");
    });
    NSLog(@"5");
}

----------打印結(jié)果-----------
輸出順序?yàn)椋? 5 2 3 4

分析

任務(wù)1 和任務(wù)5的分析同前面一致，執(zhí)行順序?yàn)?任務(wù)1 任務(wù)5 異步block
在異步block中，首先執(zhí)行任務(wù)2 ，然后走到 同步block ，由于 同步函數(shù)會(huì)阻塞主線程，所以任務(wù)4需要等待任務(wù)3執(zhí)行完成后，才能執(zhí)行，所以異步block中的執(zhí)行順序是：任務(wù)2 任務(wù)3 任務(wù)4

面試題 - 3】異步函數(shù)嵌套同步函數(shù) + 串行隊(duì)列（即同步隊(duì)列）

下面代碼的執(zhí)行順序是什么？會(huì)出現(xiàn)什么情況？為什么？

- (void)interview03{
    // 同步隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", NULL);
    NSLog(@"1");
    // 異步函數(shù)
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");
        // 同步函數(shù)
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"3");
        });
        NSLog(@"4");
    });
    NSLog(@"5");
}

----------打印結(jié)果-----------
輸出順序?yàn)椋? 5 2 死鎖崩潰

分析

如下圖所示，紅色表示任務(wù)執(zhí)行順序，黑色虛線表示等待

首先執(zhí)行任務(wù)1，接下來是異步block，并不會(huì)阻塞主線程，相比任務(wù)5而言，復(fù)雜度更高，所以優(yōu)先執(zhí)行任務(wù)5，在執(zhí)行異步block
在異步block中，先執(zhí)行任務(wù)2，接下來是同步block，同步函數(shù)會(huì)阻塞線程，所以執(zhí)行任務(wù)4需要等待任務(wù)3執(zhí)行完成，而任務(wù)3的執(zhí)行，需要等待異步block執(zhí)行完成，相當(dāng)于任務(wù)3等待任務(wù)4完成
所以就造成了任務(wù)4等待任務(wù)3，任務(wù)3等待任務(wù)4，即互相等待的局面，就會(huì)造成死鎖，這里有個(gè)重點(diǎn)是關(guān)鍵的堆棧 slow

修改

去掉任務(wù)4，執(zhí)行順序是什么？

還是會(huì)死鎖，因?yàn)?code>任務(wù)3等待的是異步block執(zhí)行完畢，而異步block等待任務(wù)3

【面試題 - 4 - 新浪】異步函數(shù) + 同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列

下面代碼的執(zhí)行順序是什么？（答案是 AC）
A: 1230789
B: 1237890
C: 3120798
D: 2137890

- (void)interview04{
    //并發(fā)隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    dispatch_async(queue, ^{ // 耗時(shí)
        NSLog(@"1");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");
    });
    
    // 同步
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"3");
    });
    
    NSLog(@"0");

    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"7");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"8");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"9");
    });
}

----------打印結(jié)果-----------
輸出順序?yàn)椋海? 2 3 無序）0（7 8 9 無序），可以確定的是 0 一定在3之后，在789之前

分析

任務(wù)1 和任務(wù)2由于是異步函數(shù)+并發(fā)隊(duì)列，會(huì)開啟線程，所以沒有固定順序
任務(wù)7、任務(wù)8、任務(wù)9同理，會(huì)開啟線程，所以沒有固定順序
任務(wù)3是同步函數(shù)+并發(fā)隊(duì)列，同步函數(shù)會(huì)阻塞主線程，但是也只會(huì)阻塞0，所以，可以確定的是 0一定在3之后，在789之前

以下是不同的執(zhí)行順序的打印

【面試題 - 5 - 美團(tuán)】下面代碼中，隊(duì)列的類型有幾種

//串行隊(duì)列 - Serial Dispatch Queue
dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", NULL);
    
//并發(fā)隊(duì)列 - Concurrent Dispatch Queue
dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.CJL.Queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
//主隊(duì)列 - Main Dispatch Queue
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
    
//全局并發(fā)隊(duì)列 - Global Dispatch Queue
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

隊(duì)列總共有兩種： 并發(fā)隊(duì)列和 串行隊(duì)列

串行隊(duì)列：serialQueue、mainQueue
并發(fā)隊(duì)列：concurrentQueue、globalQueue

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iOS底層原理：GCD的函數(shù)與隊(duì)列

iOS底層原理：GCD的函數(shù)與隊(duì)列

GCD

簡(jiǎn)介

優(yōu)勢(shì)

核心

注意

函數(shù)與隊(duì)列

函數(shù)

隊(duì)列

串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列

主隊(duì)列和全局并發(fā)隊(duì)列

全局并發(fā)隊(duì)列 + 主隊(duì)列配合使用

函數(shù)與隊(duì)列的不同組合

串行隊(duì)列 + 同步函數(shù)

串行隊(duì)列 + 異步函數(shù)

并發(fā)隊(duì)列 + 同步函數(shù)

并發(fā)隊(duì)列 + 異步函數(shù)

主隊(duì)列 + 同步函數(shù)

死鎖現(xiàn)象

主隊(duì)列 + 異步函數(shù)

全局并發(fā)隊(duì)列 + 同步函數(shù)

全局并發(fā)隊(duì)列 + 異步函數(shù)

總結(jié)

相關(guān)面試題解析

【面試題 - 1】異步函數(shù)+并行隊(duì)列

代碼分析

代碼修改

【面試題 - 2】異步函數(shù)嵌套同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列

分析

面試題 - 3】異步函數(shù)嵌套同步函數(shù) + 串行隊(duì)列（即同步隊(duì)列）

分析

修改

【面試題 - 4 - 新浪】異步函數(shù) + 同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列

分析

【面試題 - 5 - 美團(tuán)】下面代碼中，隊(duì)列的類型有幾種

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iOS底層原理：GCD的函數(shù)與隊(duì)列

GCD

簡(jiǎn)介

優(yōu)勢(shì)

核心

注意

函數(shù)與隊(duì)列

函數(shù)

隊(duì)列

串行隊(duì)列 和 并發(fā)隊(duì)列

主隊(duì)列 和 全局并發(fā)隊(duì)列

全局并發(fā)隊(duì)列 + 主隊(duì)列 配合使用

函數(shù)與隊(duì)列的不同組合

串行隊(duì)列 + 同步函數(shù)

串行隊(duì)列 + 異步函數(shù)

并發(fā)隊(duì)列 + 同步函數(shù)

并發(fā)隊(duì)列 + 異步函數(shù)

主隊(duì)列 + 同步函數(shù)

死鎖現(xiàn)象

主隊(duì)列 + 異步函數(shù)

全局并發(fā)隊(duì)列 + 同步函數(shù)

全局并發(fā)隊(duì)列 + 異步函數(shù)

總結(jié)

相關(guān)面試題解析

【面試題 - 1】異步函數(shù)+并行隊(duì)列

代碼分析

代碼修改

【面試題 - 2】異步函數(shù)嵌套同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列

分析

面試題 - 3】異步函數(shù)嵌套同步函數(shù) + 串行隊(duì)列（即同步隊(duì)列）

分析

修改

【面試題 - 4 - 新浪】 異步函數(shù) + 同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列

分析

【面試題 - 5 - 美團(tuán)】下面代碼中，隊(duì)列的類型有幾種

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串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列

主隊(duì)列和全局并發(fā)隊(duì)列

全局并發(fā)隊(duì)列 + 主隊(duì)列配合使用

【面試題 - 4 - 新浪】異步函數(shù) + 同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列

【面試題 - 5 - 美團(tuán)】下面代碼中，隊(duì)列的類型有幾種