GCD(Grand Central Dispatch)

1. 什么是GCD

GCD實現(xiàn)了異步執(zhí)行任務(wù)。開發(fā)者只需將自己定義的任務(wù)追加到合適的派發(fā)隊列(Dispatch Queue)中，GCD就能生成必要的線程執(zhí)行自定義的任務(wù)。

2. 派發(fā)隊列(Dispatch Queue)

派發(fā)隊列是執(zhí)行任務(wù)的等待隊列，按照追加任務(wù)的順序(先進先出)執(zhí)行任務(wù)。
GCD中的派發(fā)隊列分為兩種，一種是等待正在執(zhí)行的任務(wù)的串行派發(fā)隊列(Serial Dispatch Queue)，另一種是不等待正在執(zhí)行中的任務(wù)的并行派發(fā)隊列(Concurrent Dispatch Queue)。

串行隊列(Serial Dispatch Queue)

• 隊列中的任務(wù)會等待正在執(zhí)行的任務(wù)執(zhí)行結(jié)束，有序執(zhí)行(排隊執(zhí)行)
• 一個串行隊列只生成并使用一個線程，只能執(zhí)行向它追加的任務(wù)
• 如果生成了多個串行隊列，這些串行隊列將并發(fā)執(zhí)行
• 在多個線程要更新相同的資源，導(dǎo)致的數(shù)據(jù)競爭時，使用串行隊列
• Dispatch Queue系統(tǒng)中為我們提供的串行隊列是Main Dispatch Queue，即在主線程中執(zhí)行的派發(fā)隊列。追加到Main Dispatch Queue的任務(wù)都是在主線程的RunLoop中執(zhí)行，例如用戶界面的更新操作。

//創(chuàng)建一個串行隊列
dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create("com.example.gcd", NULL);
// 獲得主線程隊列
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

并發(fā)隊列(Concurrent Dispatch Queue)

• 不用等待正在執(zhí)行的任務(wù)處理結(jié)束，可以并發(fā)執(zhí)行多個任務(wù)，此時并發(fā)執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量取決于當(dāng)前系統(tǒng)的狀態(tài)。
• 并發(fā)隊列中的任務(wù)不能產(chǎn)生數(shù)據(jù)競爭問題
• Dispatch Queue系統(tǒng)中為我們提供的并發(fā)隊列Global Dispatch Queue ，是所有應(yīng)用程序都能使用的并發(fā)隊列，需要在程序中使用并發(fā)隊列只需將獲得Global Dispatch Queue。
• Global Dispatch Queue有四個優(yōu)先級，分別為高優(yōu)先級(High Priority)、默認優(yōu)先級(Default Priority)、低優(yōu)先級(Low Priority)和后臺優(yōu)先級(Background Priority)。需要注意的是，在向Global Dispatch Queue中追加任務(wù)時，應(yīng)選擇與任務(wù)的優(yōu)先級相同的Global Dispatch Queue。但是用于Global Dispatch Queue的線程并不保證實時性，其執(zhí)行的優(yōu)先級只是大致的判斷。

//創(chuàng)建一個并行隊列
dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create("com.example.gcd", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// 獲得默認優(yōu)先級的全局隊列
dispatch_queue_t myQueue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

3. GCD中常見API

為了防止我說的不準確，下面列舉了一些我認為重要的官方的API

• dispatch_set_target_Queue 變更生成的Dispatch Queue的優(yōu)先級

void dispatch_set_target_queue(dispatch_object_t object, dispatch_queue_t queue);

• dispatch_after 并不在指定的時間后執(zhí)行，而是在指定時間后，追加任務(wù)到派發(fā)隊列中去。

void dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

• Dispatch Group
  GCD中的特性，能夠?qū)㈥犃兄械娜蝿?wù)分組；
  在等待的派發(fā)隊列中的任務(wù)執(zhí)行完畢后，追加新任務(wù)到派發(fā)隊列中。
  此時可以使用：
• dispatch_group_notify函數(shù)等待分組中的任務(wù)執(zhí)行完畢，再追加新任務(wù)到指定隊列中。

void dispatch_group_notify(
             dispatch_group_t group, // The dispatch group to observe.
             dispatch_queue_t queue, // The queue to which the supplied block will be submitted when the group completes.
             dispatch_block_t block  // The block to submit when the group completes.
);

• dispatch_group_wait函數(shù)，等待分組中的任務(wù)執(zhí)行結(jié)束，當(dāng)其返回值為0時，表示分組中的任務(wù)執(zhí)行完畢。

/*
* Returns zero on success (all blocks associated with the group completed
* within the specified timeout) or non-zero on error (i.e. timed out).
*/
long dispatch_group_wait(
      dispatch_group_t group,
      dispatch_time_t timeout //  When to timeout (see dispatch_time). As a convenience, there are the DISPATCH_TIME_NOW and DISPATCH_TIME_FOREVER constants.
);

• dispatch_barrier_async 柵欄
  柵欄必須單獨執(zhí)行，不能與其他任務(wù)并發(fā)執(zhí)行，因此，柵欄只對并發(fā)隊列有意義。
  柵欄只有等待當(dāng)前隊列所有并發(fā)任務(wù)都執(zhí)行完畢后，才會單獨執(zhí)行，待其執(zhí)行完畢，再按照正常的方式繼續(xù)向下執(zhí)行。

執(zhí)行過程
（1）等待追加到并發(fā)隊列上的任務(wù)全部執(zhí)行完
（2）再將dispatch_barrier_async中指定的處理任務(wù)追加到該并發(fā)隊列中
（3）等待dispatch_barrier_async中追加的任務(wù)處理完畢后
（4）并發(fā)隊列恢復(fù)正常操作

可以提高訪問數(shù)據(jù)庫和文件的效率和安全性

/*
 * block as a barrier (relevant only on DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT queues).
 */
void dispatch_barrier_async(
dispatch_queue_t queue,  // The target dispatch queue to which the block is submitted.The system will hold a reference on the target queue until the block has finished.
dispatch_block_t block // The block to submit to the target dispatch queue. This function performs Block_copy() and Block_release() on behalf of callers.
);

• dispatch_apply 按照指定的次數(shù)將指定的塊追加到指定的派發(fā)隊列中，并等待全部任務(wù)執(zhí)行結(jié)束

/*
 * Each invocation of the block will be passed the current index of iteration.
 */
void dispatch_apply(
size_t iterations, // The number of iterations to perform.
dispatch_queue_t queue, // The target dispatch queue to which the block is submitted.s
void (^block)(size_t) // The block to be invoked the specified number of iterations. The result of passing NULL in this parameter is undefined.
);

• dispatch_suspend/dispatch_resume 掛起/恢復(fù)
  對已經(jīng)執(zhí)行的任務(wù)并沒有作用，線程掛起后，派發(fā)隊列中從第一個未開始執(zhí)行的任務(wù)開始暫停執(zhí)行，線程恢復(fù)后，再由停止的地方重新開始執(zhí)行。

• 單例的實現(xiàn)
  （1）同步塊 @synchronization
  會出現(xiàn)的問題：所有同步塊會彼此搶奪同一把鎖
  （2）dispatch_once 可以執(zhí)行只需要運行一次的安全代碼，是線程安全，高效的。

/*
 * A predicate for use with dispatch_once(). It must be initialized to zero.
 * Note: static and global variables default to zero.
 */
typedef long dispatch_once_t;
void dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, dispatch_block_t block);

4. 同步任務(wù)與異步任務(wù)

• 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)，不具有開啟新線程的能力。

dispatch_sync 同步執(zhí)行，等待任務(wù)處理結(jié)束

• 異步：可以在新線程中執(zhí)行任務(wù)，具有開啟新線程的能力。

dispatch_async 異步執(zhí)行，不等待任務(wù)處理結(jié)束

5. 并行隊列和串行隊列

• 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)。

6. 對比

7. GCD與NSOperationQueue的對比

• NSOperationQueue的底層實現(xiàn)都是用GCD實現(xiàn)的，它是對GCD的進一步的封裝。接下來就對比一下GCD與NSOperationQueue的功能：
• GCD的實現(xiàn)是由底層的C語言編寫，在隊列中執(zhí)行的任務(wù)都是塊代碼；而NSOperationQueue及相關(guān)類提供的對象都是OC的對象，NSOperation的對象提供了更多的操作。
• NSOperationQueue中可以隨時取消已經(jīng)設(shè)定即將要執(zhí)行，但尚未執(zhí)行的任務(wù)(已經(jīng)開始執(zhí)行的任務(wù)是無法停止執(zhí)行的)。而在GCD中并不是不能實現(xiàn)同樣的功能，而是并不像NSOperationQueue的操作那么簡單而已。
• NSOperation可以設(shè)置任務(wù)間的依賴關(guān)系，舉個簡單的例子：任務(wù)QA依賴任務(wù)QB，即使這兩個任務(wù)在同一個隊列中，前者等待后者執(zhí)行完后再執(zhí)行。
• NSOperation可以應(yīng)用KVO，監(jiān)聽任務(wù)是否完成/取消的狀態(tài)。
• 可以在NSOperation的對象中，設(shè)置任務(wù)的優(yōu)先級，可以使同一個并發(fā)隊列中的任務(wù)區(qū)分先后順序地執(zhí)行。而GCD中可以區(qū)分隊列間的先后順序，要區(qū)分隊列中任務(wù)的優(yōu)先級需要大量的代碼才能實現(xiàn)。
• NSOperation具有繼承性