GCD详解一

1个CPU执行的CPU命令列为一条无分叉路经，即为线程。一个物理CPU芯片实际上有64个（64核）CPU，如果一个CPU核虚拟为两个CPU核工作，那么一台计算机上使用多个CPU核就是理所当然的事。尽管如此，一个CPU核执行的CPU命令列仍为一条无分叉路经。这种无分叉路经只有一条，存在多条即为“多线程“。

使用多线程的缺点：

多线程编程实际上是一种容易发生各种问题的编程技术。比如多个线程更新相同的资源就会导致数据的不一致（数据竞争），停止等待时间的线程会导致多个线程相互之间持续等待（死锁），使用太多的线程会消耗大量的内存等。


image.png

优点：应用程序在启动时，通过最先执行的线程，即“祝线程”来描绘UI，触摸屏幕等点击时间等如果在主线程中进行一些耗时操作，就会妨碍主线程的执行（阻塞），实际上就是妨碍主线程的runloop的主循环的执行，从而导致不能更新界面，应用程序的画面长时间停止等问题。如果开辟一条新的线程去执行耗时任务，待耗时任务之行结束后再由主线程去更新数据，将会得到很好的用户体验。

3925416-ff725d59e7dadaef.png

同步与异步的区别：主要看是否阻塞当前线程，同步操作会阻塞当前线程，而异步则不会。

队列：用于存放任务共有串行队列和并行队列。

串行队列：放到串行队列的任务，GCD会 FIFO（先进先出） 地取出来一个，执行一个，然后取下一个，这样一个一个的执行。
并行队列：放到并行队列的任务，GCD也会FIFO的取出来，但不同的是，它取出来一个就会放到别的线程，然后再取出来一个又放到另一个的线程。这样由于取的动作很快，忽略不计，看起来，所有的任务都是一起执行的。不过需要注意，GCD会根据系统资源控制并行的数量，所以如果任务很多，它并不会让所有任务同时执行。

在很多人的多线程讲解中都会称并行队列为并发队列，然而两者之间具有很大的区别：

并发：当有多个线程在操作时，如果系统只有一个CPU，则它根本不可能真正同时进行一个以上的线程，它只能把CPU运行时间划分成若干个时间段，再将时间段分配给各个线程执行，在一个时间段的线程代码运行时，其它线程处于挂起状。这种方式我们称之为并发（并行）。

并行：当系统有一个以上CPU时，则线程的操作有可能非并发。当一个CPU执行一个线程时，另一个CPU可以执行另一个线程，两个线程互不抢占CPU资源，可以同时进行，这种方式我们称之为并行（并行）。

两个之间的区别：并发和并行是即相似又有区别的两个概念，并行是指两个或者多个事件在同一时刻发生;而并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。

主线程串行队列（main_queue）

当应用启动的时候，就有一个进程被操作系统创建，与此同时也会立即启动一个线程，这个线程就是主线程。负责所有的UI操作和刷新。

1.主线程串行队列同步执行队列（会产生死锁）

    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });

2.主线程串行异步执行队列

dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });

1.创建队列

第一个参数用于DEBUG的时候标识唯一的队列，可以为空; 第二个参数用来表示创建的队列是串行的还是并行的，传入 DISPATCH_QUEUE_SERIAL 或 NULL 表示创建串行队列。传入 DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示创建并行队列。

并行队列：

dispatch_queue_t concurrent_queue = dispatch_queue_create("com.myThread.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

串行队列：

dispatch_queue_t serial_queue = dispatch_queue_create("com.myThread.SERIAL",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

2.自定义并行队列

（1）执行同步并发任务

一个接一个的先进先出的进行执行，任务还是在主线程中进行执行

dispatch_queue_t concurrent_queue = dispatch_queue_create("com.myThread.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    dispatch_sync(concurrent_queue, ^{
        NSLog(@"test1");
    });

    dispatch_sync(concurrent_queue, ^{
        NSLog(@"test2");
    });

dispatch_sync(concurrent_queue, ^{
        NSLog(@"test3");
    });

输出结果：test1 test2 test3

（2）执行异步并行任务

异步执行也不绝对会另开线程（主线程异步派发任务到主线程）

dispatch_queue_t concurrent_queue = dispatch_queue_create("com.myThread.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

        dispatch_async(concurrent_queue, ^{
            NSLog(@"test1");
        });

        dispatch_async(concurrent_queue, ^{
            NSLog(@"test2");
        });

        dispatch_async(concurrent_queue, ^{
            NSLog(@"test3");
        });

输出结果：test3 test2 test1

（3）同步串行

为开辟新的线程，任务被派发到主线程进行执行

dispatch_queue_t serial_queue = dispatch_queue_create("com.myThread.serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

        dispatch_sync(serial_queue, ^{
            NSLog(@"test1");
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });

        dispatch_sync(serial_queue, ^{
            NSLog(@"test2");
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });

        dispatch_sync(serial_queue, ^{
            NSLog(@"test3");
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });

输出结果：test1 test2 test3

（4）异步串行

异步串行虽然也会开辟线程，但是只会开辟一条新的线程，而且这条新开辟的线程会被反复使用。

dispatch_queue_t serial_queue = dispatch_queue_create("com.myThread.serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

        dispatch_async(serial_queue, ^{
            NSLog(@"test1");
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });

        dispatch_async(serial_queue, ^{
            NSLog(@"test2");
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });

        dispatch_async(serial_queue, ^{
            NSLog(@"test3");
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        });

输出结果：test1 test2 test3

全局并行队列（dispatch_get_global_queue ）

创建全局并行队列

//默认优先级
dispatch_queue_t globalQueue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 

//高优先级
dispatch_queue_t globalQueue2 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);

//低优先级
dispatch_queue_t globalQueue3 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);  

//后台优先级
dispatch_queue_t globalQueue4 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0);

（1）全局同步并发队列

未开辟新的线程，会阻塞主线程任务

 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"test1");
    });

    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"test2");
        sleep(2);
        NSLog(@"test3");
    });

    NSLog(@"test4”);

输出结果：test1 test2 test3 test4

（2）全局异步并行队列

开辟新的线程，不影响主线程任务的执行

  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"test1");
    });

    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"test2");
        sleep(2);
        NSLog(@"test3");
    });

    NSLog(@"test4");

输出结果：test2 test4 test1 test3

队列组（dispatch_group）

（1）队列组的管理机制类似于ARC自动引用计数模式，当添加一个任务（dispatch_group_async）它的计数加1，当块中的任务执行完成之后计数减1，当计数为0之后，进行通知（dispatch_group_notify）。

dispatch_queue_t queue  = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

    dispatch_group_async(group, queue, ^{
       NSLog(@"test1");
    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"test2");
    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"test3");
    });

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
       NSLog(@"test4");
    });

输出结果：test3 test2 test1 test4

（2）队列组也提供了类似于MRC的机制： dispatch_group_enter （group）计数加1，dispatch_group_leave （group）计数减1，计数为零的时候进行通知。

 dispatch_queue_t queue  = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

    for (int i=0; i<4; i++) {
        dispatch_group_enter(group);
        dispatch_group_async(group, queue, ^{
             NSLog(@"%d",i);
            dispatch_group_leave(group);
        });
    }

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        NSLog(@"test4");
    });

输出结果：1 2 3 4 test4

（3）线程阻塞的同步等待dispatch_group_wait

dispatch_group_async(group, queue, ^{
       NSLog(@"test1");
    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        long isExecuteOver = dispatch_group_wait(group, delayTime);

        if (isExecuteOver) {
            NSLog(@"wait over");
        } else {
            NSLog(@"not over");
        }
        NSLog(@"test2");
    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"test3");
    });

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
       NSLog(@"test4");
    });

输出结果：test1 test3 wait over test2 test4

线程死锁探讨

示例一代码如下：

  NSLog(@"test1");

    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"test2");
    });

    NSLog(@"test3");

输出完test1之后崩溃：线程1：EXC_BAD_INSTRUCTION（代码= EXC_I386_INVOP，子代码= 0x0）

原因解析：打印完test1后，dispatch_sync立即阻塞当前的主线程，然后把Block中的任务放到main_queue中，可是main_queue中的任务会被取出来放到主线程中执行，但主线程这个时候已被被阻塞了，所以Block中的任务就不能完成，它不完成，dispatch_sync就会一直阻塞主线程，这就是死锁现象。导致主线程一直卡死。

示例二代码如下：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("thread", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"test1");
            NSLog(@"%@",queue);
            dispatch_sync(queue, ^{
                NSLog(@"test2");
            });
        });

输出完test1和test2之后崩溃：线程1：EXC_BAD_INSTRUCTION（代码= EXC_I386_INVOP，子代码= 0x0）

dispatch_async异步执行，所以当前线程不会被阻塞，于是有了两条线程，一条当前线程继续往下打印出之后 - ％@这句，另一台执行Block中的内容打印sync之前****test1的****这句。因为这两条是并行的，所以打印的先后顺序无所谓。

dispatch_sync同步执行，于是它所在的线程会被阻塞，一直等到sync里的任务执行完才会继续往下。于是sync就高兴的把自己Block中的任务放到队列中，可谁想队列是一个串行队列，一次执行一个任务，所以sync的Block必须等到前一个任务执行完毕，可万万没想到的是队列正在执行的任务就是被同步阻塞了的那个。于是又发生了死锁。所以sync`所在的线程被卡死了。剩下的两句代码自然不会打印。

参考资料1：https：//www.jianshu.com/p/0b0d9b1f1f19

参考资料2：https：//www.jianshu.com/p/ae786a4cf3b1

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