多線程之GCD詳解

網(wǎng)絡(luò)上有很多有關(guān)GCD的文章,所以請(qǐng)不要比較,這個(gè)只是本人紀(jì)錄學(xué)習(xí)進(jìn)度而已

1.簡(jiǎn)介

  • 什么是GCD

    • 全稱是Grand Central Dispatch,可譯為“多線程優(yōu)化技術(shù)”
    • 純C語言編寫,提供了非常強(qiáng)大的函數(shù)
  • GCD的優(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

  • GCD屬于系統(tǒng)級(jí)的線程管理,在Dispatch queue中執(zhí)行需要執(zhí)行的任務(wù)性能非常的高。(PS: GCD這塊已經(jīng)開源,地址:https://apple.github.io/swift-corelibs-libdispatch/)

  • GCD中的FIFO隊(duì)列稱為dispatch_queue,用來保證先進(jìn)來的任務(wù)先得到執(zhí)行。

2.任務(wù)和隊(duì)列

  • GCD中有2個(gè)核心概念(簡(jiǎn)單來說)
    • 任務(wù):執(zhí)行什么操作
    • 隊(duì)列:用來存放任務(wù)

復(fù)雜點(diǎn)說就是:

  • 任務(wù):就是執(zhí)行操作的意思,換句話說就是你在線程中執(zhí)行的那段代碼。在GCD中是放在block中的。執(zhí)行任務(wù)有兩種方式:同步執(zhí)行和異步執(zhí)行。兩者的主要區(qū)別是:是否具備開啟新線程的能力。

    • 同步執(zhí)行(sync):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
    • 異步執(zhí)行(async):可以在新的線程中執(zhí)行任務(wù),具備開啟新線程的能力
  • 隊(duì)列:這里的隊(duì)列指任務(wù)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,采用FIFO(先進(jìn)先出)的原則,即新任務(wù)總是被插入到隊(duì)列的末尾,而讀取任務(wù)的時(shí)候總是從隊(duì)列的頭部開始讀取。每讀取一個(gè)任務(wù),則從隊(duì)列中釋放一個(gè)任務(wù)。在GCD中有兩種隊(duì)列:串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列。

    • 并發(fā)隊(duì)列(Concurrent Dispatch Queue):可以讓多個(gè)任務(wù)并發(fā)(同時(shí))執(zhí)行(自動(dòng)開啟多個(gè)線程同時(shí)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(duì)列(Serial Dispatch Queue):讓任務(wù)一個(gè)接著一個(gè)地執(zhí)行(一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后,再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù))

  • GCD的使用就2個(gè)步驟

    • 創(chuàng)建隊(duì)列(串行隊(duì)列或并發(fā)隊(duì)列),也可以說是定制任務(wù)

      • 確定想做的事情
    • 將任務(wù)添加到隊(duì)列中

    • GCD會(huì)自動(dòng)將隊(duì)列中的任務(wù)取出,放到對(duì)應(yīng)的線程中執(zhí)行

    • 任務(wù)的取出遵循隊(duì)列的FIFO原則:先進(jìn)先出,后進(jìn)后出

3.執(zhí)行任務(wù)

  • GCD中有2個(gè)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(duì)列
    • block :任務(wù)
  • 用異步的方法執(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:可以在新線程中執(zhí)行任務(wù),具備開啟新線程的能力

4.隊(duì)列詳解

4.1.并發(fā)隊(duì)列

  • 使用dispatch_queue_create 函數(shù)創(chuàng)建隊(duì)列
dispatch_queue_t
// const char *label  隊(duì)列名稱
//  dispatch_queue_attr_t attire 隊(duì)列的類型
/*
 其中隊(duì)列的類型有: 
 DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT:并發(fā)
 DISPATCH_QUEUE_SERIAL:串行
*/
dispatch_queue_create(const char *label,dispatch_queue_attr_t attr);
  • 創(chuàng)建并發(fā)隊(duì)列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.WenJim.queue",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  • GCD默認(rèn)已經(jīng)提供了全局的并發(fā)隊(duì)列,供整個(gè)應(yīng)用使用,可以無需手動(dòng)創(chuàng)建
  • 使用dispatch_get_global_queue 函數(shù)獲取全局的并發(fā)隊(duì)列
/*
dispatch_queue_priority_t priority : 隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)
unsigned long flags : 參數(shù)暫時(shí)無用,用0即可
*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(dispatch_queue_priority_t priority,unsigned long flags);
  • 獲取全局并發(fā)隊(duì)列
/*
隊(duì)列的優(yōu)先級(jí)有:
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT: 默認(rèn)(中)
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH:優(yōu)先級(jí)最高
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW:低
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND:優(yōu)先級(jí)最低,后臺(tái)優(yōu)先級(jí)
*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);

4.2.串行隊(duì)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(duì)列
// 創(chuàng)建串行隊(duì)列 (隊(duì)列類型傳遞 NULL 或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.WenJim.queue",NULL);
  • 使用主隊(duì)列 (跟主線程相關(guān)聯(lián)的隊(duì)列)
    • 主隊(duì)列是GCD自帶的一種特殊的串行隊(duì)列
    • 放在主隊(duì)列中的任務(wù),都會(huì)放到主線程執(zhí)行
    • 使用 dispatch_get_main_queue() 獲得主隊(duì)列

5. 因?yàn)橛胁l(fā)隊(duì)列,串行隊(duì)列2種隊(duì)列和同步執(zhí)行,異步執(zhí)行兩種執(zhí)行方式,所以有以下組合

5.1 異步函數(shù)+并發(fā)隊(duì)列
5.2 異步函數(shù)+串行隊(duì)列
5.3 同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列
.54 同步函數(shù)+串行隊(duì)列

以上四種是是經(jīng)常用到的組合,下面2種存在于主隊(duì)列中的組合,不常用到

5.5 異步函數(shù) + 主隊(duì)列
5.6 同步函數(shù) + 主隊(duì)列

  • 各種隊(duì)列組合的執(zhí)行效果
Tables 并發(fā)隊(duì)列 手動(dòng)創(chuàng)建的串行隊(duì)列 主隊(duì)列
同步(sync) 沒有開啟新線程,串行執(zhí)行任務(wù) 沒有開啟新線程,串行執(zhí)行任務(wù) 沒有開啟新線程,串行執(zhí)行任務(wù)
異步(async) 有開啟新線程,并發(fā)執(zhí)行任務(wù) 有開啟新線程,串行 , 執(zhí)行任務(wù) 沒有開啟新線程,串行執(zhí)行任務(wù)
  • 注意點(diǎn)
  • 使用sync函數(shù)往當(dāng)前串行隊(duì)列中添加任務(wù),會(huì)卡住當(dāng)前的串行隊(duì)列

6.容易混淆的術(shù)語

  • 有4個(gè)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:能不能開啟新線程

      • 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(gè)任務(wù)并發(fā)(同時(shí))執(zhí)行
      • 串行:一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢后,再執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)
  • 主隊(duì)列:
    • 主隊(duì)列特點(diǎn):如果主隊(duì)列發(fā)現(xiàn)當(dāng)前主線程有任務(wù)在執(zhí)行,那么主隊(duì)列會(huì)暫停調(diào)用隊(duì)列中的任務(wù),直到主線程空閑為止

下面是代碼貼出來

//
//  ViewController.m
//  GCD的基本使用
//
//  Created by wenjim on 17/4/10.
//  Copyright ? 2017年 WenJim. All rights reserved.
//

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()

@property (nonatomic,strong) UIButton * clickBtn;

@end

@implementation ViewController

-(UIButton *)clickBtn
{
    if (!_clickBtn) {
        _clickBtn = [UIButton buttonWithType:UIButtonTypeCustom];
        _clickBtn.frame = CGRectMake(self.view.bounds.size.width / 2 - 40, self.view.bounds.size.height / 2 - 10, 80, 20);
        [_clickBtn setTitle:@"開始" forState:UIControlStateNormal];
        [_clickBtn setTitleColor:[UIColor redColor] forState:UIControlStateNormal];
        [_clickBtn addTarget:self action:@selector(setclickBtn:) forControlEvents:UIControlEventTouchUpInside];
        
    }
    return _clickBtn;
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
   
    [self setUpAllControls];
}

#pragma mark - UI控件布局
-(void)setUpAllControls
{
    [self.view addSubview:self.clickBtn];
}

-(void)setclickBtn:(UIButton *)clickBtn
{
    NSLog(@"開始");
    // 異步函數(shù)+并發(fā)隊(duì)列
//    [self asyncConcurrent];
    
    // 異步函數(shù)+串行隊(duì)列
//    [self asyncSerial];
    
    // 同步函數(shù) + 并發(fā)隊(duì)列
//    [self syncConcurrent];
    
    // 同步函數(shù)+串行隊(duì)列
//    [self syncSerial];
    
    // 異步函數(shù) + 主隊(duì)列
//    [self asyncMain];
    
    // 同步函數(shù) + 主隊(duì)列
//    [self syncMain];
    // 同步函數(shù) + 主隊(duì)列 在子線程調(diào)用的話,就不會(huì)形成死鎖
    [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(syncMain) toTarget:self withObject:nil];
}

#pragma mark - 異步函數(shù)+并發(fā)隊(duì)列:會(huì)開啟多條線程,隊(duì)列中的任務(wù)是異步執(zhí)行(并發(fā)執(zhí)行)
-(void)asyncConcurrent
{
    // 1. 創(chuàng)建隊(duì)列
    /*
     第一個(gè)參數(shù)(const char *_Nullable label):C語言的字符串,標(biāo)簽
     第二個(gè)參數(shù)(dispatch_queue_attr_t  _Nullable attr):隊(duì)列的類型
                    DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT:并發(fā)
                    DISPATCH_QUEUE_SERIAL:串行
     */
//    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.xiaoningle.download", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    //獲取全局并發(fā)隊(duì)列(本身就存在隊(duì)列)
    /*
    優(yōu)先級(jí)
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT: 默認(rèn)(中)
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH:優(yōu)先級(jí)最高
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW:低
     DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND:優(yōu)先級(jí)最低,后臺(tái)優(yōu)先級(jí)
     
     第一個(gè)參數(shù): 優(yōu)先級(jí)
     第二個(gè)參數(shù):
     */
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.1 封裝任務(wù)
    // 2.2 添加任務(wù)到隊(duì)列中
    /*
     第一個(gè)參數(shù):隊(duì)列
     第二個(gè)參數(shù):block 要執(zhí)行的任務(wù)
     */
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download -- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download2 -- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download3 -- %@",[NSThread currentThread]);
    });
}

#pragma mark - 異步函數(shù)+串行隊(duì)列:會(huì)開一條線程,隊(duì)列中的任務(wù)是串行執(zhí)行
-(void)asyncSerial
{
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("download", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    // 2.封裝操作
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"download -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"download2 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"download3 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
}

#pragma mark - 同步函數(shù)+并發(fā)隊(duì)列:不會(huì)開線程,任務(wù)是串行執(zhí)行的
-(void)syncConcurrent
{
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("download", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    // 2.封裝操作
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download -- %@",[NSThread currentThread]);

    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@"download2 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@"download3 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
}

#pragma mark - 同步函數(shù)+串行隊(duì)列:不會(huì)開線程,任務(wù)是串行執(zhí)行的
-(void)syncSerial
{
    // 1.創(chuàng)建隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("download", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    // 2.封裝操作
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@"download2 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@"download3 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
}

#pragma mark - 異步函數(shù) + 主隊(duì)列:所有任務(wù)都在主線程中執(zhí)行,不會(huì)開線程
-(void)asyncMain
{
    // 1. 獲得主隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    // 2. 異步函數(shù)
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"download -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"download2 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"download3 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });

}

#pragma mark - 同步函數(shù) + 主隊(duì)列:死鎖
-(void)syncMain
{
    // 1. 獲得主隊(duì)列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    NSLog(@"start------");
    // 2. 同步函數(shù)
    // 立刻馬上執(zhí)行,如果我沒有執(zhí)行完畢,那么后面的也別想執(zhí)行
    /*
     主隊(duì)列特點(diǎn):如果主隊(duì)列發(fā)現(xiàn)當(dāng)前主線程有任務(wù)在執(zhí)行,那么主隊(duì)列會(huì)暫停調(diào)用隊(duì)列中的任務(wù),直到主線程空閑為止
     */
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@"download -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@"download2 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@"download3 -- %@",[NSThread currentThread]);
        
    });
    NSLog(@"end------");
}

@end

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