iOS中GCD的使用小结
2015.11.20 09:41*字数 4996阅读 20199评论 33喜欢 192
本篇博客共分以下几个模块来介绍GCD的相关内容:
多线程相关概念
多线程编程技术的优缺点比较？
GCD中的三种队列类型
The main queue(主线程串行队列)
Global queue（全局并发队列)
Custom queue (自定义队列)
Group queue (队列组)
GCD中一些系统提供的常用dispatch方法
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多线程相关概念
进程与线程
进程概念： 进程是程序在计算机上的一次执行活动，打开一个app，就开启了一个进程，可包含多个线程。
线程概念： 独立执行的代码段，一个线程同时间只能执行一个任务，反之多线程并发就可以在同一时间执行多个任务。
iOS程序中，主线程（又叫作UI线程）主要任务是处理UI事件，显示和刷新UI，（只有主线程有直接修改UI的能力）耗时的操作放在子线程（又叫作后台线程、异步线程）。在iOS中开子线程去处理耗时的操作，可以有效提高程序的执行效率，提高资源利用率。但是开启线程会占用一定的内存，（主线程的堆栈大小是1M，第二个线程开始都是512KB，并且该值不能通过编译器开关或线程API函数来更改）降低程序的性能。所以一般不要同时开很多线程。
线程相关
同步线程：同步线程会阻塞当前线程去执行线程内的任务，执行完之后才会反回当前线程。
异步线程：异步线程不会阻塞当前线程，会开启其他线程去执行线程内的任务。
串行队列：线程任务按先后顺序逐个执行（需要等待队列里面前面的任务执行完之后再执行新的任务）。
并发队列：多个任务按添加顺序一起开始执行（不用等待前面的任务执行完再执行新的任务），但是添加间隔往往忽略不计，所以看着像是一起执行的。
并发VS并行：并行是基于多核设备的，并行一定是并发，并发不一定是并行。
多线程中会出现的问题
Critical Section（临界代码段）
指的是不能同时被两个线程访问的代码段，比如一个变量，被并发进程访问后可能会改变变量值，造成数据污染（数据共享问题）。
Race Condition (竞态条件)
当多个线程同时访问共享的数据时，会发生争用情形，第一个线程读取改变了一个变量的值，第二个线程也读取改变了这个变量的值，两个线程同时操作了该变量，此时他们会发生竞争来看哪个线程会最后写入这个变量，最后被写入的值将会被保留下来。
Deadlock (死锁)
两个（多个）线程都要等待对方完成某个操作才能进行下一步，这时就会发生死锁。
Thread Safe（线程安全）
一段线程安全的代码（对象），可以同时被多个线程或并发的任务调度，不会产生问题，非线程安全的只能按次序被访问。
所有Mutable对象都是非线程安全的，所有Immutable对象都是线程安全的，使用Mutable对象，一定要用同步锁来同步访问（@synchronized）。
互斥锁：能够防止多线程抢夺造成的数据安全问题，但是需要消耗大量的资源
原子属性（atomic）加锁
atomic: 原子属性，为setter方法加锁，将属性以atomic的形式来声明，该属性变量就能支持互斥锁了。
nonatomic: 非原子属性，不会为setter方法加锁，声明为该属性的变量，客户端应尽量避免多线程争夺同一资源。
Context Switch （上下文切换）
当一个进程中有多个线程来回切换时，context switch用来记录执行状态，这样的进程和一般的多线程进程没有太大差别，但会产生一些额外的开销。
多线程编程技术的优缺点比较
NSThread (抽象层次：低)
优点：轻量级，简单易用，可以直接操作线程对象
缺点: 需要自己管理线程的生命周期，线程同步。线程同步对数据的加锁会有一定的系统开销。
Cocoa NSOperation (抽象层次：中)
优点：不需要关心线程管理，数据同步的事情，可以把精力放在学要执行的操作上。基于GCD，是对GCD 的封装，比GCD更加面向对象
缺点: NSOperation是个抽象类，使用它必须使用它的子类，可以实现它或者使用它定义好的两个子类NSInvocationOperation、NSBlockOperation.
GCD 全称Grand Center Dispatch (抽象层次：高)
优点：是 Apple 开发的一个多核编程的解决方法，简单易用，效率高，速度快，基于C语言，更底层更高效，并且不是Cocoa框架的一部分，自动管理线程生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）。
缺点: 使用GCD的场景如果很复杂，就有非常大的可能遇到死锁问题。
GCD抽象层次最高，使用也简单，因此，苹果也推荐使用GCD
GCD中的三种队列类型
GCD编程的核心就是dispatch队列，dispatch block的执行最终都会放进某个队列中去进行。
The main queue（主线程串行队列): 与主线程功能相同，提交至Main queue的任务会在主线程中执行，
Main queue 可以通过dispatch_get_main_queue()来获取。
Global queue（全局并发队列): 全局并发队列由整个进程共享，有高、中（默认）、低、后台四个优先级别。
Global queue 可以通过调用dispatch_get_global_queue函数来获取（可以设置优先级）
Custom queue (自定义队列): 可以为串行，也可以为并发。
Custom queue 可以通过dispatch_queue_create()来获取；
Group queue (队列组)：将多线程进行分组，最大的好处是可获知所有线程的完成情况。
Group queue 可以通过调用dispatch_group_create()来获取，通过dispatch_group_notify,可以直接监听组里所有线程完成情况。
gcd中相关函数的使用一般都是以dispatch开头
The main queue(主线程串行队列)
dispatch_sync 同步执行任务函数，不会开启新的线程，dispatch_async 异步执行任务函数，会开启新的线程
获取主线程串行队列
dispatch_queue_tmainQueue = dispatch_get_main_queue();
主线程串行队列同步执行任务，在主线程运行时，会产生死锁
dispatch_queue_tmainQueue = dispatch_get_main_queue();dispatch_sync(mainQueue,^{NSLog("MainQueue"); });
程序一直处于等待状态，block中的代码将执行不到
主线程串行队列异步执行任务，在主线程运行，不会产生死锁。
dispatch_queue_tmainQueue = dispatch_get_main_queue();dispatch_async(mainQueue,^{NSLog("MainQueue"); });
程序正常运行，block中的代码正常运行
从子线程，异步返回主线程更新UI<这种使用方式比较多>
dispatch_queue_tglobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);dispatch_async(globalQueue, ^{//子线程异步执行下载任务，防止主线程卡顿NSURL*url = [NSURLURLWithString:@"http://www.baidu.com"];NSError*error;NSString*htmlData = [NSStringstringWithContentsOfURL:url encoding:NSUTF8StringEncodingerror:&error];if(htmlData !=nil) {dispatch_queue_tmainQueue = dispatch_get_main_queue();//异步返回主线程，根据获取的数据，更新UIdispatch_async(mainQueue, ^{NSLog(@"根据更新UI界面"); }); }else{NSLog(@"error when download:%@",error); }});
主线程串行队列由系统默认生成的，所以无法调用dispatch_resume()和dispatch_suspend()来控制执行继续或中断。
Global queue（全局并发队列)
耗时的操作，比如读取网络数据，IO,数据库读写等，我们会在另外一个线程中处理这些操作，然后通知主线程更新界面
获取全局并发队列
//程序默认的队列级别，一般不要修改,DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT == 0dispatch_queue_tglobalQueue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);//HIGHdispatch_queue_tglobalQueue2 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH,0);//LOWdispatch_queue_tglobalQueue3 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW,0);//BACKGROUNDdispatch_queue_tglobalQueue4 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND,0);
全局并发队列同步执行任务，在主线程执行会导致页面卡顿。
dispatch_queue_tglobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);NSLog(@"current task");dispatch_sync(globalQueue, ^{ sleep(2.0);NSLog(@"sleep 2.0s");});NSLog(@"next task");
控制台输出如下：
2015-11-1815:51:45.550Whisper[33152:345023] current task2015-11-1815:51:47.552Whisper[33152:345023] sleep2.0s2015-11-1815:51:47.552Whisper[33152:345023] next task
2s钟之后，才会执行block代码段下面的代码。
全局并发队列异步执行任务，在主线程运行，会开启新的子线程去执行任务，页面不会卡顿。
dispatch_queue_tglobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);NSLog(@"current task");dispatch_async(globalQueue, ^{ sleep(2.0);NSLog(@"sleep 2.0s");});NSLog(@"next task");
控制台输出如下:
2015-11-1815:50:14.999Whisper[33073:343781] current task2015-11-1815:50:15.000Whisper[33073:343781] next task2015-11-1815:50:17.004Whisper[33073:343841] sleep2.0s
主线程不用等待2s钟，继续执行block代码段后面的代码。
多个全局并发队列，异步执行任务。
dispatch_queue_tglobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);NSLog(@"current task");dispatch_async(globalQueue, ^{NSLog(@"最先加入全局并发队列");});dispatch_async(globalQueue, ^{NSLog(@"次加入全局并发队列");});NSLog(@"next task");
控制台输出如下:
2015-11-1816:54:52.202Whisper[39827:403208] current task2015-11-1816:54:52.203Whisper[39827:403208] next task2015-11-1816:54:52.205Whisper[39827:403309] 最先加入全局并发队列2015-11-1816:54:52.205Whisper[39827:403291] 次加入全局并发队列
异步线程的执行顺序是不确定的。几乎同步开始执行
全局并发队列由系统默认生成的，所以无法调用dispatch_resume()和dispatch_suspend()来控制执行继续或中断。
Custom queue (自定义队列)
自定义串行队列
获取自定义串行队列
dispatch_queue_tserialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);NSLog(@"%s",dispatch_queue_get_label(conCurrentQueue)) ;
控制台输出：
2015-11-1911:05:34.469Whisper[1223:42960] com.dullgrass.serialQueue
dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t
attr)函数中第一个参数是给这个queue起的标识，这个在调试的可以看到是哪个队列在执行，或者在crash日志中，也能做为提示。第二个是需要创建的队列类型，是串行的还是并发的
自定义串行队列同步执行任务
dispatch_queue_tserialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);NSLog(@"current task");dispatch_sync(serialQueue, ^{NSLog(@"最先加入自定义串行队列");sleep(2);});dispatch_sync(serialQueue, ^{NSLog(@"次加入自定义串行队列");});NSLog(@"next task");
控制台输出：
2015-11-1817:09:40.025Whisper[40241:416296] current task2015-11-1817:09:40.027Whisper[40241:416296] 最先加入自定义串行队列2015-11-1817:09:43.027Whisper[40241:416296] 次加入自定义串行队列2015-11-1817:09:43.027Whisper[40241:416296] next task
当前线程等待串行队列中的子线程执行完成之后再执行，串行队列中先进来的子线程先执行任务，执行完成后，再执行队列中后面的任务。
自定义串行队列嵌套执行同步任务，产生死锁
dispatch_queue_tserialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch_sync(serialQueue, ^{//该代码段后面的代码都不会执行，程序被锁定在这里NSLog(@"会执行的代码");dispatch_sync(serialQueue, ^{NSLog(@"代码不执行");});});
异步执行串行队列，嵌套同步执行串行队列，同步执行的串行队列中的任务将不会被执行，其他程序正常执行
dispatch_queue_tserialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch_async(serialQueue, ^{NSLog(@"会执行的代码");dispatch_sync(serialQueue, ^{NSLog(@"代码不执行");});});
注意不要嵌套使用同步执行的串行队列任务
自定义并发队列
获取自定义并发队列
dispatch_queue_tconCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
自定义并发队列执行同步任务
dispatch_queue_tconCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);NSLog(@"current task");dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"先加入队列");});dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"次加入队列");});NSLog(@"next task");
控制台输出如下：
2015-11-1910:36:23.259Whisper[827:20596] current task2015-11-1910:36:23.261Whisper[827:20596] 先加入队列2015-11-1910:36:23.261Whisper[827:20596] 次加入队列2015-11-1910:36:23.261Whisper[827:20596] next task
自定义并发队列嵌套执行同步任务（不会产生死锁，程序正常运行）
dispatch_queue_tconCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);NSLog(@"current task");dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"先加入队列");dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"次加入队列"); });});NSLog(@"next task");
控制台输出如下：
2015-11-1910:39:21.301Whisper[898:22273] current task2015-11-1910:39:21.303Whisper[898:22273] 先加入队列2015-11-1910:39:21.303Whisper[898:22273] 次加入队列2015-11-1910:39:21.303Whisper[898:22273] next task
自定义并发队列执行异步任务
dispatch_queue_tconCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);NSLog(@"current task");dispatch_async(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"先加入队列");});dispatch_async(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"次加入队列");});NSLog(@"next task");
控制台输出如下：
2015-11-1910:45:22.290Whisper[1050:26445] current task2015-11-1910:45:22.290Whisper[1050:26445] next task2015-11-1910:45:22.290Whisper[1050:26505] 次加入队列2015-11-1910:45:22.290Whisper[1050:26500] 先加入队列
异步执行任务，开启新的子线程，不影响当前线程任务的执行，并发队列中的任务，几乎是同步执行的，输出顺序不确定
Group queue (队列组)
当遇到需要执行多个线程并发执行，然后等多个线程都结束之后，再汇总执行结果时可以用group queue
使用场景： 同时下载多个图片，所有图片下载完成之后去更新UI（需要回到主线程）或者去处理其他任务（可以是其他线程队列）。
原理：使用函数dispatch_group_create创建dispatch
group,然后使用函数dispatch_group_async来将要执行的block任务提交到一个dispatch
queue。同时将他们添加到一个组，等要执行的block任务全部执行完成之后，使用dispatch_group_notify函数接收完成时的消息。
使用示例:
dispatch_queue_tconCurrentGlobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);dispatch_queue_tmainQueue = dispatch_get_main_queue();dispatch_group_t groupQueue = dispatch_group_create();NSLog(@"current task");dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{NSLog(@"并行任务1");});dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{NSLog(@"并行任务2");});dispatch_group_notify(groupQueue, mainQueue, ^{NSLog(@"groupQueue中的任务 都执行完成,回到主线程更新UI");});NSLog(@"next task");
控制台输出:
2015-11-1913:47:55.117Whisper[1645:97116] current task2015-11-1913:47:55.117Whisper[1645:97116] next task2015-11-1913:47:55.119Whisper[1645:97178] 并行任务12015-11-1913:47:55.119Whisper[1645:97227] 并行任务22015-11-1913:47:55.171Whisper[1645:97116] groupQueue中的任务 都执行完成,回到主线程更新UI
在当前线程阻塞的同步等待dispatch_group_wait
dispatch_group_t groupQueue = dispatch_group_create();dispatch_time_t delayTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,10*NSEC_PER_SEC);dispatch_queue_tconCurrentGlobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);NSLog(@"current task");dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{longisExecuteOver = dispatch_group_wait(groupQueue, delayTime);if(isExecuteOver) {NSLog(@"wait over"); }else{NSLog(@"not over"); }NSLog(@"并行任务1");});dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{NSLog(@"并行任务2");});
控制台输出如下：
2015-11-1914:37:29.514Whisper[2426:126683] current task2015-11-1914:37:29.518Whisper[2426:126791] 并行任务22015-11-1914:37:39.515Whisper[2426:126733] wait over2015-11-1914:37:39.516Whisper[2426:126733] 并行任务1
dispatch_time(dispatch_time_t when, int64_t delta);
参数注释：
第一个参数一般是DISPATCH_TIME_NOW，表示从现在开始
第二个参数是延时的具体时间
延时1秒可以写成如下几种：
NSEC_PER_SEC----每秒有多少纳秒
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1*NSEC_PER_SEC);
USEC_PER_SEC----每秒有多少毫秒（注意是指在纳秒的基础上）
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1000*USEC_PER_SEC); //SEC---毫秒
NSEC_PER_USEC----每毫秒有多少纳秒。
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, USEC_PER_SEC*NSEC_PER_USEC);SEC---纳秒
GCD中一些系统提供的常用dispatch方法
dispatch_after延时添加到队列
使用示例：
dispatch_time_t delayTime3 = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,3*NSEC_PER_SEC);dispatch_time_t delayTime2 = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,2*NSEC_PER_SEC);dispatch_queue_tmainQueue = dispatch_get_main_queue();NSLog(@"current task");dispatch_after(delayTime3, mainQueue, ^{NSLog(@"3秒之后添加到队列");});dispatch_after(delayTime2, mainQueue, ^{NSLog(@"2秒之后添加到队列");});NSLog(@"next task");
控制台输出如下：
2015-11-1915:50:19.369Whisper[2725:172593] current task2015-11-1915:50:19.370Whisper[2725:172593] next task2015-11-1915:50:21.369Whisper[2725:172593]2秒之后添加到队列2015-11-1915:50:22.654Whisper[2725:172593]3秒之后添加到队列
dispatch_after只是延时提交block，并不是延时后立即执行，并不能做到精确控制，需要精确控制的朋友慎用哦
dispatch_apply在给定的队列上多次执行某一任务，在主线程直接调用会阻塞主线程去执行block中的任务。
dispatch_apply函数的功能：把一项任务提交到队列中多次执行，队列可以是串行也可以是并行，dispatch_apply不会立刻返回，在执行完block中的任务后才会返回，是同步执行的函数。
dispatch_apply正确使用方法：为了不阻塞主线程，一般把dispatch_apply放在异步队列中调用，然后执行完成后通知主线程
使用示例:
dispatch_queue_tglobalQueue = dispatch_get_global_queue(0,0);NSLog(@"current task");dispatch_async(globalQueue, ^{dispatch_queue_tapplyQueue = dispatch_get_global_queue(0,0);//第一个参数，3--block执行的次数//第二个参数，applyQueue--block任务提交到的队列//第三个参数，block--需要重复执行的任务dispatch_apply(3, applyQueue, ^(size_t index) {NSLog(@"current index %@",@(index)); sleep(1);});NSLog(@"dispatch_apply 执行完成");dispatch_queue_tmainQueue = dispatch_get_main_queue();dispatch_async(mainQueue, ^{NSLog(@"回到主线程更新UI");});});NSLog(@"next task");
控制台输出如下：
2015-11-1916:24:45.015Whisper[4034:202269] current task2015-11-1916:24:45.016Whisper[4034:202269] next task2015-11-1916:24:45.016Whisper[4034:202347] current index02015-11-1916:24:45.016Whisper[4034:202344] current index12015-11-1916:24:45.016Whisper[4034:202345] current index22015-11-1916:24:46.021Whisper[4034:202347] dispatch_apply 执行完成2015-11-1916:24:46.021Whisper[4034:202269] 回到主线程更新UI
嵌套使用dispatch_apply会导致死锁。
dispatch_once保证在app运行期间，block中的代码只执行一次
经典使用场景－－－单例
单例对象ShareManager的定义：
ShareManager的.h文件#import@interfaceShareManager:NSObject@property(nonatomic,copy)NSString*someProperty;+ (ShareManager *)shareManager;+ (ShareManager *)sharedManager;@endShareManager的.m文件#import"ShareManager.h"@implementationShareManagerstaticShareManager *sharedManager =nil;//GCD实现单例功能+ (ShareManager *)shareManager{staticdispatch_once_tonceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{ sharedManager = [[selfalloc] init]; });returnsharedManager;}//在ARC下，非GCD，实现单例功能+ (ShareManager *)sharedManager{@synchronized(self) {if(!sharedManager) { sharedManager = [[selfalloc] init]; } }returnsharedManager;}- (instancetype)init{self= [superinit];if(self) { _someProperty =@"Default Property Value"; }returnself;}@endShareManager的使用#import"ShareManager.h"在需要使用的函数中，直接调用下面的方法ShareManager *share = [ShareManager sharedManager];NSLog(@"share is %@",share.someProperty);
dispatch_barrier_async 栅栏的作用
功能：是在并行队列中，等待在dispatch_barrier_async之前加入的队列全部执行完成之后（这些任务是并发执行的）再执行dispatch_barrier_async中的任务，dispatch_barrier_async中的任务执行完成之后，再去执行在dispatch_barrier_async之后加入到队列中的任务（这些任务是并发执行的）。
使用示例:
dispatch_queue_tconCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_async(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"dispatch 1");});dispatch_async(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"dispatch 2");});dispatch_barrier_async(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"dispatch barrier");});dispatch_async(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"dispatch 3");});dispatch_async(conCurrentQueue, ^{NSLog(@"dispatch 4");});
控制台输出如下:
2015-11-1918:12:34.125Whisper[22633:297257] dispatch12015-11-1918:12:34.125Whisper[22633:297258] dispatch22015-11-1918:12:34.126Whisper[22633:297258] dispatch barrier2015-11-1918:12:34.127Whisper[22633:297258] dispatch32015-11-1918:12:34.127Whisper[22633:297257] dispatch4
