轉(zhuǎn)載自：http://www.itdecent.cn/p/665261814e24
談到iOS多線程，一般都會談到四種方式：pthread、NSThread、GCD和NSOperation。其中，蘋果推薦也是我們最經(jīng)常使用的無疑是GCD。對于身為開發(fā)者的我們來說，并發(fā)一直都很棘手，如果對GCD的理解不夠透徹，那么iOS開發(fā)的歷程絕對不會順利。這里，我會從幾個角度淺談我對GCD的理解。
一、多線程背景
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.
上述大致說出了直接操縱線程實現(xiàn)多線程的弊端：
開發(fā)人員必須根據(jù)系統(tǒng)的變化動態(tài)調(diào)整線程的數(shù)量和狀態(tài)，即對開發(fā)者的負(fù)擔(dān)重。
應(yīng)用程序會在創(chuàng)建和維護(hù)線程上消耗很多成本，即效率低。
相對的，GCD是一套低層級的C API，通過 GCD，開發(fā)者只需要向隊列中添加一段代碼塊(block或C函數(shù)指針)，而不需要直接和線程打交道。GCD在后端管理著一個線程池，它不僅決定著你的代碼塊將在哪個線程被執(zhí)行，還根據(jù)可用的系統(tǒng)資源對這些線程進(jìn)行管理。GCD的工作方式，使其擁有很多優(yōu)點（快、穩(wěn)、準(zhǔn)）：
快，更快的內(nèi)存效率，因為線程棧不暫存于應(yīng)用內(nèi)存。
穩(wěn)，提供了自動的和全面的線程池管理機制，穩(wěn)定而便捷。
準(zhǔn)，提供了直接并且簡單的調(diào)用接口，使用方便，準(zhǔn)確。
二、隊列和任務(wù)
初學(xué)GCD的時候，肯定會糾結(jié)一些看似很關(guān)鍵但卻毫無意義的問題。比如：GCD和線程到底什么關(guān)系；異步任務(wù)到底在哪個線程工作；隊列到底是個什么東西；mian queue和main thread到底搞什么名堂等等。現(xiàn)在，這些我們直接略過（最后拾遺中會談一下），蘋果既然推薦使用GCD，那么為什么還要糾結(jié)于線程呢？需要關(guān)注的只有兩個概念：隊列、任務(wù)。
1. 隊列
調(diào)度隊列是一個對象，它會以first-in、first-out的方式管理您提交的任務(wù)。GCD有三種隊列類型：
串行隊列，串行隊列將任務(wù)以先進(jìn)先出(FIFO)的順序來執(zhí)行，所以串行隊列經(jīng)常用來做訪問某些特定資源的同步處理。你可以也根據(jù)需要創(chuàng)建多個隊列，而這些隊列相對其他隊列都是并發(fā)執(zhí)行的。換句話說，如果你創(chuàng)建了4個串行隊列，每一個隊列在同一時間都只執(zhí)行一個任務(wù)，對這四個任務(wù)來說，他們是相互獨立且并發(fā)執(zhí)行的。如果需要創(chuàng)建串行隊列，一般用dispatch_queue_create這個方法來實現(xiàn)，并指定隊列類型DISPATCH_QUEUE_SERIAL。
并行隊列，并發(fā)隊列雖然是能同時執(zhí)行多個任務(wù)，但這些任務(wù)仍然是按照先到先執(zhí)行(FIFO)的順序來執(zhí)行的。并發(fā)隊列會基于系統(tǒng)負(fù)載來合適地選擇并發(fā)執(zhí)行這些任務(wù)。并發(fā)隊列一般指的就是全局隊列(Global queue)，進(jìn)程中存在四個全局隊列：高、中(默認(rèn))、低、后臺四個優(yōu)先級隊列，可以調(diào)用dispatch_get_global_queue函數(shù)傳入優(yōu)先級來訪問隊列。當(dāng)然我們也可以用dispatch_queue_create，并指定隊列類型DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT，來自己創(chuàng)建一個并發(fā)隊列。
主隊列，與主線程功能相同。實際上，提交至main queue的任務(wù)會在主線程中執(zhí)行。main queue可以調(diào)用dispatch_get_main_queue()來獲得。因為main queue是與主線程相關(guān)的，所以這是一個串行隊列。和其它串行隊列一樣，這個隊列中的任務(wù)一次只能執(zhí)行一個。它能保證所有的任務(wù)都在主線程執(zhí)行，而主線程是唯一可用于更新 UI 的線程。
額外說一句，上面也說過，隊列間的執(zhí)行是并行的，但是也存在一些限制。比如，并行執(zhí)行的隊列數(shù)量受到內(nèi)核數(shù)的限制，無法真正做到大量隊列并行執(zhí)行；比如，對于并行隊列中的全局隊列而言，其存在優(yōu)先級關(guān)系，執(zhí)行的時候也會遵循其優(yōu)先順序，而不是并行。
2. 任務(wù)
linux內(nèi)核中的任務(wù)的定義是描述進(jìn)程的一種結(jié)構(gòu)體，而GCD中的任務(wù)只是一個代碼塊，它可以指一個block或者函數(shù)指針。根據(jù)這個代碼塊添加進(jìn)入隊列的方式，將任務(wù)分為同步任務(wù)和異步任務(wù)：
同步任務(wù)，使用dispatch_sync將任務(wù)加入隊列。將同步任務(wù)加入串行隊列，會順序執(zhí)行，一般不這樣做并且在一個任務(wù)未結(jié)束時調(diào)起其它同步任務(wù)會死鎖。將同步任務(wù)加入并行隊列，會順序執(zhí)行，但是也沒什么意義。
異步任務(wù)，使用dispatch_async將任務(wù)加入隊列。將異步任務(wù)加入串行隊列，會順序執(zhí)行，并且不會出現(xiàn)死鎖問題。將異步任務(wù)加入并行隊列，會并行執(zhí)行多個任務(wù)，這也是我們最常用的一種方式。
3. 簡單應(yīng)用
// 隊列的創(chuàng)建，queue1:中（默認(rèn)）優(yōu)先級的全局并行隊列、queue2:主隊列、queue3:未指定type則為串行隊列、queue4:指定串行隊列、queue5:指定并行隊列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);// 隊列中添加異步任務(wù)dispatch_async(queue1, ^{// 任務(wù)...});// 隊列中添加同步任務(wù)dispatch_sync(queue1, ^{// 任務(wù)
...
});
三、GCD常見用法和應(yīng)用場景
非常喜歡一句話：Talk is cheap, show me the code.接下來對GCD的使用，我會通過代碼展示。
1. dispatch_async
一般用法
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);dispatch_async(globalQueue, ^{? ? // 一個異步的任務(wù)，例如網(wǎng)絡(luò)請求，耗時的文件操作等等? ? ...? ? dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{? ? ? ? // UI刷新? ? ? ? ...? ? });});
應(yīng)用場景
這種用法非常常見，比如開啟一個異步的網(wǎng)絡(luò)請求，待數(shù)據(jù)返回后返回主隊列刷新UI；又比如請求圖片，待圖片返回刷新UI等等。
2. dispatch_after
一般用法
dispatch_queue_tqueue= dispatch_get_main_queue();dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC)),queue, ^{// 在queue里面延遲執(zhí)行的一段代碼
? ? ...
});
應(yīng)用場景
這為我們提供了一個簡單的延遲執(zhí)行的方式，比如在view加載結(jié)束延遲執(zhí)行一個動畫等等。
3. dispatch_once
一般用法
staticdispatch_once_t onceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{// 只執(zhí)行一次的任務(wù)
? ? ...
});
應(yīng)用場景
可以使用其創(chuàng)建一個單例，也可以做一些其他只執(zhí)行一次的代碼，比如做一個只能點一次的button（好像沒啥用）。
4. dispatch_group
一般用法
dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);dispatch_group_t group = dispatch_group_create();dispatch_group_async(group,queue, ^{// 異步任務(wù)1});dispatch_group_async(group,queue, ^{// 異步任務(wù)2});// 等待group中多個異步任務(wù)執(zhí)行完畢，做一些事情，介紹兩種方式// 方式1（不好，會卡住當(dāng)前線程）dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);...// 方式2（比較好）dispatch_group_notify(group, mainQueue, ^{// 任務(wù)完成后，在主隊列中做一些操作
? ? ...
});
應(yīng)用場景
上述的一種方式，可以適用于自己維護(hù)的一些異步任務(wù)的同步問題；但是對于已經(jīng)封裝好的一些庫，比如AFNetworking等，我們不獲取其異步任務(wù)的隊列，這里可以通過一種計數(shù)的方式控制任務(wù)間同步，下面為解決單界面多接口的一種方式。
// 兩個請求和參數(shù)為我項目里面的不用在意。// 計數(shù)＋1dispatch_group_enter(group);[JDApiService getActivityDetailWithActivityId:self.activityId Location:stockAddressId SuccessBlock:^(NSDictionary *userInfo) {// 數(shù)據(jù)返回后一些處理? ? ...// 計數(shù)－1? ? dispatch_group_leave(group);} FailureBlock:^(NSError *error) {// 數(shù)據(jù)返回后一些處理? ? ...// 計數(shù)－1? ? dispatch_group_leave(group);}];// 計數(shù)＋1dispatch_group_enter(group);[JDApiService getAllCommentWithActivityId:self.activityId PageSize:3 PageNum:self.commentCurrentPage SuccessBlock:^(NSDictionary *userInfo) {// 數(shù)據(jù)返回后一些處理? ? ...// 計數(shù)－1? ? dispatch_group_leave(group);} FailureBlock:^(NSError *error) {// 數(shù)據(jù)返回后一些處理? ? ...// 計數(shù)－1? ? dispatch_group_leave(group);}];// 其實用計數(shù)的說法可能不太對，但是就這么理解吧。會在計數(shù)為0的時候執(zhí)行dispatch_group_notify的任務(wù)。dispatch_group_notify(group, mainQueue, ^{// 一般為回主隊列刷新UI
? ? ...
});
5. dispatch_barrier_async
一般用法
// dispatch_barrier_async的作用可以用一個詞概括－－承上啟下，它保證此前的任務(wù)都先于自己執(zhí)行，此后的任務(wù)也遲于自己執(zhí)行。本例中，任務(wù)4會在任務(wù)1、2、3都執(zhí)行完之后執(zhí)行，而任務(wù)5、6會等待任務(wù)4執(zhí)行完后執(zhí)行。dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_async(queue, ^{// 任務(wù)1? ? ...});dispatch_async(queue, ^{// 任務(wù)2? ? ...});dispatch_async(queue, ^{// 任務(wù)3? ? ...});dispatch_barrier_async(queue, ^{// 任務(wù)4? ? ...});dispatch_async(queue, ^{// 任務(wù)5? ? ...});dispatch_async(queue, ^{// 任務(wù)6
? ? ...
});
應(yīng)用場景
和dispatch_group類似，dispatch_barrier也是異步任務(wù)間的一種同步方式，可以在比如文件的讀寫操作時使用，保證讀操作的準(zhǔn)確性。另外，有一點需要注意，dispatch_barrier_sync和dispatch_barrier_async只在自己創(chuàng)建的并發(fā)隊列上有效，在全局(Global)并發(fā)隊列、串行隊列上，效果跟dispatch_(a)sync效果一樣。
6. dispatch_apply
一般用法
// for循環(huán)做一些事情，輸出0123456789for (int i =0; i <10; i ++) {? ? NSLog(@"%d", i);}// dispatch_apply替換（當(dāng)且僅當(dāng)處理順序?qū)μ幚斫Y(jié)果無影響環(huán)境），輸出順序不定，比如1098673452dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);/*! dispatch_apply函數(shù)說明**? @brief? dispatch_apply函數(shù)是dispatch_sync函數(shù)和Dispatch Group的關(guān)聯(lián)API*? ? ? ? 該函數(shù)按指定的次數(shù)將指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等到全部的處理執(zhí)行結(jié)束**? @param 10? ? 指定重復(fù)次數(shù)? 指定10次*? @param queue 追加對象的Dispatch Queue*? @param index 帶有參數(shù)的Block, index的作用是為了按執(zhí)行的順序區(qū)分各個Block**/dispatch_apply(10,queue, ^(size_t index) {? ? NSLog(@"%zu", index);
});
應(yīng)用場景
那么，dispatch_apply有什么用呢，因為dispatch_apply并行的運行機制，效率一般快于for循環(huán)的類串行機制（在for一次循環(huán)中的處理任務(wù)很多時差距比較大）。比如這可以用來拉取網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)后提前算出各個控件的大小，防止繪制時計算，提高表單滑動流暢性，如果用for循環(huán)，耗時較多，并且每個表單的數(shù)據(jù)沒有依賴關(guān)系，所以用dispatch_apply比較好。
7. dispatch_suspend和dispatch_resume
一般用法
dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_main_queue();dispatch_suspend(queue);//暫停隊列queuedispatch_resume(queue);//恢復(fù)隊列queue
應(yīng)用場景
這種用法我還沒有嘗試過，不過其中有個需要注意的點。這兩個函數(shù)不會影響到隊列中已經(jīng)執(zhí)行的任務(wù)，隊列暫停后，已經(jīng)添加到隊列中但還沒有執(zhí)行的任務(wù)不會執(zhí)行，直到隊列被恢復(fù)。
8. dispatch_semaphore_signal
一般用法
// dispatch_semaphore_signal有兩類用法：a、解決同步問題；b、解決有限資源訪問（資源為1，即互斥）問題。// dispatch_semaphore_wait，若semaphore計數(shù)為0則等待，大于0則使其減1。// dispatch_semaphore_signal使semaphore計數(shù)加1。// a、同步問題：輸出肯定為1、2、3。dispatch_queue_tqueue = 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, ^{// 任務(wù)1? ? dispatch_semaphore_wait(semaphore1, DISPATCH_TIME_FOREVER);? ? NSLog(@"1\n");? ? dispatch_semaphore_signal(semaphore2);? ? dispatch_semaphore_signal(semaphore1);});dispatch_async(queue, ^{// 任務(wù)2? ? dispatch_semaphore_wait(semaphore2, DISPATCH_TIME_FOREVER);? ? NSLog(@"2\n");? ? dispatch_semaphore_signal(semaphore3);? ? dispatch_semaphore_signal(semaphore2);});dispatch_async(queue, ^{// 任務(wù)3? ? dispatch_semaphore_wait(semaphore3, DISPATCH_TIME_FOREVER);? ? NSLog(@"3\n");? ? dispatch_semaphore_signal(semaphore3);});// b、有限資源訪問問題:for循環(huán)看似能創(chuàng)建100個異步任務(wù)，實質(zhì)由于信號限制，最多創(chuàng)建10個異步任務(wù)。dispatch_queue_tqueue = 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, ^{// 任務(wù)
? ? ...
? ? dispatch_semaphore_signal(semaphore);
? ? });
}
應(yīng)用場景
其實關(guān)于dispatch_semaphore_t，并沒有看到太多應(yīng)用和資料解釋，我只能參照自己對linux信號量的理解寫了兩個用法，經(jīng)測試確實相似。這里，就不對一些死鎖問題進(jìn)行討論了。
9. dispatch_set_context、dispatch_get_context和dispatch_set_finalizer_f
一般用法
// dispatch_set_context、dispatch_get_context是為了向隊列中傳遞上下文context服務(wù)的。// dispatch_set_finalizer_f相當(dāng)于dispatch_object_t的析構(gòu)函數(shù)。// 因為context的數(shù)據(jù)不是foundation對象，所以arc不會自動回收，一般在dispatch_set_finalizer_f中手動回收，所以一般講上述三個方法綁定使用。- (void)test{// 幾種創(chuàng)建context的方式// a、用C語言的malloc創(chuàng)建context數(shù)據(jù)。// b、用C++的new創(chuàng)建類對象。// c、用Objective-C的對象，但是要用__bridge等關(guān)鍵字轉(zhuǎn)為Core Foundation對象。dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);if (queue) {// "123"即為傳入的context? ? ? ? dispatch_set_context(queue,"123");? ? ? ? dispatch_set_finalizer_f(queue, &xigou);? ? }? ? dispatch_async(queue, ^{char *string = dispatch_get_context(queue);? ? ? ? NSLog(@"%s",string);? ? });}// 該函數(shù)會在dispatch_object_t銷毀時調(diào)用。voidxigou(void *context){// 釋放context的內(nèi)存（對應(yīng)上述abc）// a、CFRelease(context);// b、free(context);// c、delete context;
}
應(yīng)用場景
dispatch_set_context可以為隊列添加上下文數(shù)據(jù)，但是因為GCD是C語言接口形式的，所以其context參數(shù)類型是“void *”。需使用上述abc三種方式創(chuàng)建context，并且一般結(jié)合dispatch_set_finalizer_f使用，回收context內(nèi)存。
四、內(nèi)存和安全
稍微提一下吧，因為部分人糾結(jié)于dispatch的內(nèi)存問題。
內(nèi)存
MRC:用dispatch_retain和dispatch_release管理dispatch_object_t內(nèi)存。
ARC:ARC在編譯時刻自動管理dispatch_object_t內(nèi)存，使用retain和release會報錯。
安全
dispatch_queue是線程安全的，你可以隨意往里面添加任務(wù)。
五、拾遺
這里主要提一下GCD的一些坑和線程的一些問題。
1. 死鎖
dispatch_sync
// 假設(shè)這段代碼執(zhí)行于主隊列dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();// 在主隊列添加同步任務(wù)dispatch_sync(mainQueue, ^{// 任務(wù)? ? ...});// 在串行隊列添加同步任務(wù)dispatch_sync(serialQueue, ^{// 任務(wù)? ? ...dispatch_sync(serialQueue, ^{// 任務(wù)
? ? ? ? ...
? ? });
};
dispatch_apply
// 因為dispatch_apply會卡住當(dāng)前線程，內(nèi)部的dispatch_apply會等待外部，外部的等待內(nèi)部，所以死鎖。dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_apply(10,queue, ^(size_t) {// 任務(wù)? ? ...? ? dispatch_apply(10,queue, ^(size_t) {// 任務(wù)
? ? ? ? ...
? ? });
});
dispatch_barrier
dispatch_barrier_sync在串行隊列和全局并行隊列里面和dispatch_sync同樣的效果，所以需考慮同dispatch_sync一樣的死鎖問題。
2. dispatch_time_t
// dispatch_time_t一般在dispatch_after和dispatch_group_wait等方法里作為參數(shù)使用。這里最需要注意的是一些宏的含義。// NSEC_PER_SEC，每秒有多少納秒。// USEC_PER_SEC，每秒有多少毫秒。// NSEC_PER_USEC，每毫秒有多少納秒。// DISPATCH_TIME_NOW 從現(xiàn)在開始// DISPATCH_TIME_FOREVE 永久// time為1s的寫法dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,1 * NSEC_PER_SEC);
3. GCD和線程的關(guān)系
如果你是新手，GCD和線程木有關(guān)系。
如果你是高手，我們做朋友吧。
六、參考文獻(xiàn)
2、https://developer.apple.com/library/ios/documentation/Performance/Reference/GCD_libdispatch_Ref/
3、http://tutuge.me/2015/04/03/something-about-gcd/
