iOS---多线程GCD

一、什么是 GCD

1. GCD 是苹果为解决多线程而定义的一套库，并且 GCD 可以自动管理线程的生命周期，就和 ARC 类似，不需要我们手动去管理
2. GCD 是用 纯C 语言 写的，所以我门使用的是 GCD 中的函数，并不是面向对象的方法
3. GCD 核心概念

1）任务 : 就是某个线程要执行的方法
　　2）队列 : 存放所有的任务

4. GCD 使用步骤

1）确定要执行的任务
　　2）将任务添加到队列中，GCD 会自动将队列中的任务取出，放在对应的线程中去执行

5. 同步异步

1）同步 : 在同一个线程中执行任务，不会创建新的线程

// 同步函数
// 参数 1: 队列
// 参数 2: 任务的代码块
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block);

2）异步 : 创建一个新的线程，并在新的线程中执行任务

// 异步函数
// 参数 1: 队列
// 参数 2: 任务的代码块
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
6. 队列

队列可分为两种
　　1）异步队列 : 即并行执行的队列，队列中的每个任务都可以并发（同步）执行
　　2）串行队列 : 即串行执行的队列，队列中的每个任务需要串行执行，即一个一个来
获得队列

// 创建串行队列
// 参数 1: 队列名称，C风格字符串
// 参数 2: 队列的属性，一般用 NULL 即可
dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *_Nullable label, dispatch_queue_attr_t _Nullable attr);

dispatch_queue_t 是 GCD 中队列的类型
// 获得主队列，主队列是一个串行队列，并且与主线程对应，主队列中的任务都会被主线程执行 dispatch_queue_t dispatch_get_main_queue(void);

// 全局并发队列，可以供整个应用使用，不需手动创建
// 参数 1: 队列的优先级（有4个）
//    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2       高优先级
//    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0  默认
//    #define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2)    低优先级
// 参数 2: 队列的属性，可以穿 0
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long identifier, unsigned long flags);

二、GCD 基础应用

1. 异步/同步函数 与 串行/并行队列

1）使用异步函数向并发队列中添加任务

// 1. 打印主线程
NSLog(@"主线程 --- %@", [NSThread currentThread]);

// 2. 获取全局并发队列，并设置优先级为默认
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
// 3. 添加任务到并行队列中，就可以执行任务了
// 使用异步函数添加任务，可以开启新的线程
dispatch_async(queue, ^{
    
    NSLog(@"任务 1 --- %@", [NSThread currentThread]);
    
});
    
dispatch_async(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务 2 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
    
dispatch_async(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务 3 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});

运行结果


1.png

总结 : 可以看出，除了主线程之外，还分别创建了三个子线程，并且三个子线程是并发执行的
2）使用异步函数向串行队列中添加任务

// 1. 创建串行队列
// 参数 1: 串行队列的名称，是 C风格字符串
// 参数 2: 串行队列的属性，一般来说串行队列是不需要任何属性，可以传 NULL
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Chuanxin", NULL);
    
NSLog(@"主线程 --- %@", [NSThread currentThread]);
    
// 2. 使用异步函数往串行队列中添加任务
dispatch_async(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务 1 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_async(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务 2 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_async(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务 3 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});

运行结果


2.png

总结 : 使用异步函数向串行队列中添加任务时，会开启新的线程，但是只会开启一个；因为串行队列中的任务需要一个一个执行，不必同时执行，所以只会创建一个新新线程
3）使用同步函数向并行队列中添加任务

NSLog(@"主线程 --- %@", [NSThread currentThread]);

// 1. 获取全局的并行队列，并设置优先级为 默认
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
// 2. 使用同步函数往并行队列中添加任务
dispatch_sync(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务1 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_sync(queue, ^{
    
    NSLog(@"任务2 --- %@", [NSThread currentThread]);
    
});
    
dispatch_sync(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务3 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});

运行结果


3.png

总结 : 因为使用的是同步函数，所以不会创建新的线程，所以都是在主线程中执行；此时，并发队列就失去了其功能，因为都没有新的线程创建，何谈并发
4）使用同步函数向串行队列中添加任务

NSLog(@"主线程 --- %@", [NSThread currentThread]);
    
// 1. 创建串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Chuanxing", NULL);
    
// 2. 使用同步函数往串行队列中添加任务
dispatch_sync(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务1 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_sync(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务2 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_sync(queue, ^{
        
    NSLog(@"任务2 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});

运行结果


4.png

总结 : 因为使用的是同步函数，所以不会创建新线程，所以都在主线程中执行，并且是在串行队列中，所以任务会一个一个执行

2. 主队列 与 同步/异步

1）使用异步函数向主队列添加任务

// 1. 获取主线程
NSLog(@"mainThread --- %@", [NSThread currentThread]);
    
// 1. 获取主队列
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
    
// 2. 使用异步函数向主队列中添加任务
dispatch_async(mainQueue, ^{
        
    NSLog(@"任务 1 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_async(mainQueue, ^{
    
    NSLog(@"任务 2 --- %@", [NSThread currentThread]);
    
});
    
dispatch_async(mainQueue, ^{
        
    NSLog(@"任务 3 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});

运行结果


5.png

总结 : 虽然使用异步函数，但是却向主队列中添加任务，所以不会创建新的线程，都在主队列中执行任务，并且由于主队列是串行队列，所以任务会一个一个执行
2）使用同步函数向主队列中添加任务

// 1. 获取主线程
NSLog(@"mainThread --- %@", [NSThread currentThread]);
    
// 2. 获取主队列
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
    
// 3. 使用同步方式向主队列中添加任务
dispatch_sync(mainQueue, ^{
        
    NSLog(@"任务 1 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_sync(mainQueue, ^{
        
    NSLog(@"任务 2 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});
    
dispatch_sync(mainQueue, ^{
        
    NSLog(@"任务 2 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
});

运行结果
　　使用同步函数向主队列添加任务时会使程序崩溃
　　例如上述代码，当把 “任务1” 添加到主队列时，主队列变会让主线程执行该任务，但是此时主线程正在执行该同步函数，如此一来，便产生了一个死循环，导致死锁

3. 在子线程中创建子线程
- (void)test3 {
    
    // 1. 获取当前线程（主线程）
    NSLog(@"currentThread --- %@", [NSThread currentThread]);

    // 2. 创建一个新的线程，并执行指定方法
    [self performSelectorInBackground:@selector(runInSubthread:) withObject:@"在子线程的子线程中执行任务"];

}

- (void)runInSubthread:(NSString *)str {

    // 1. 获取当前线程（子线程）
    NSLog(@"currentThread --- %@ --- %@", [NSThread currentThread], str);
    
    // 2. 获取全局队列
    dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 3. 使用异步函数向全局队列中添加任务（创建新的线程）
    dispatch_async(globalQueue, ^{
        
        NSLog(@"任务 1 --- %@", [NSThread currentThread]);
        
    });
    
    // 4. 使用同步函数向全局队列中添加任务（在该线程中执行）
    dispatch_sync(globalQueue, ^{
    
        NSLog(@"任务 2 --- %@", [NSThread currentThread]);
    
    });

}

运行结果


6.png

总结 : 该程序共创建了 3 个线程，包括 : 主线程、performSelectorInBackground: withObject: 创建的线程，使用异步函数创建的线程

4. 加载图片
#import "LHLoadImageViewViewController.h"

@interface LHLoadImageViewViewController ()

@property (nonatomic, strong) UIImageView * imageView;
@property (nonatomic, strong) UIImage * image;

@end

@implementation LHLoadImageViewViewController

- (void)viewDidLoad {
    
    [super viewDidLoad];
    
    _imageView = [[UIImageView alloc] initWithFrame:CGRectMake(5, 5, 300, 600)];
    
    [self.view addSubview:_imageView];

}


- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {

    // 1. 获取全局队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2. 使用异步函数将任务添加到全局队列中，即由子线程加载图片
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@"currentThread --- %@", [NSThread currentThread]);
        
        // 1）. 创建 URL
        NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://pic.58pic.com/58pic/16/58/28/80M58PICTcs_1024.jpg"];
        
        // 2）. 将 url 对应的内容转换为 NSData 数据对象
        NSData * data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        
        // 3）. 用 NSData 数据对象的数据初始化 UIImage
        _image = [UIImage imageWithData:data];
        
        NSLog(@"加载图片完成");
        
        // 4）. 回到主线程刷新 UI
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            
            NSLog(@"currentThread --- %@", [NSThread currentThread]);
            
            _imageView.image = _image;
            
        });
        
    });

}
@end

运行结果


7.png

8.png

总结 : 通常主线程用来刷新 UI 界面，而子线程用来做一些耗时的工作（加载图片等），从上述运行结果可以看出，加载图片由子线程执行，而刷新 UI 则有主线程执行

5. 延时方法

前面说过的 sleepForTimeInterval: 方法 和 sleepUntilDate: 方法都是针对当前已经执行线程的，而本节所说的延时方法是针对还未执行的线程
1）使用 performSelector: withObject: afterDelay: 方法
使用该方法可以将指定的任务延迟多少时间（单位为秒）执行，并且该方法在哪个线程中被调用，那么指定的任务也就在哪个线程中执行

- (void)test1 {
    // 1. 获取当前线程（主线程）
    NSThread * mainThread = [NSThread currentThread];
    NSLog(@"currentThread -- %@", mainThread);
    // 2. 延时 2s 调用（在本线程中）
    [self performSelector:@selector(run:) withObject:@"延时2s" afterDelay:2.0];
}
- (void)run:(NSString *)arg {
    // 1. 获取当前线程
    NSThread * currentThread = [NSThread currentThread];
    NSLog(@"currentThread --- %@", currentThread);
}

运行结果


9.png

总结 : 可以看出，因为调用 performSelector: withObject: afterDelay: 方法所在的线程为主线程，所以 run: 方法也在主线程中执行，并且延时了 2s
2）将 performSelector: withObject: afterDelay: 放在同步/异步函数中

- (void)test2 {
    NSLog(@"currentThread --- %@", [NSThread currentThread]);
    // 1. 获取主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    // 2. 使用异步函数向全局队列添加任务
    dispatch_async(queue, ^{
        [self performSelector:@selector(run:) withObject:@"异步函数中执行任务" afterDelay:4.0];
    });
    // 3. 使用同步函数向全局队列添加任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        [self performSelector:@selector(run:) withObject:@"同步函数中执行任务" afterDelay:4.0];
    });
}
- (void)run:(NSString *)arg {
    // 1. 获取当前线程
    NSThread * currentThread = [NSThread currentThread];
    NSLog(@"currentThread --- %@ --- %@", currentThread, arg);
}

运行结果


10.png

总结 : 可以看出，只有同步函数执行了任务，异步函数并没有
可见，将 performSelector: withObject: afterDelay: 方法 放在异步函数中是不起作用的
3）使用 dispatch_after 方法

// dispatch_after 函数
// 参数 1: 延时的时间
// 参数 2: 在哪个队列中执行
// 参数 3: 执行任务的代码块
dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

dispatch_time_t 是表示时间类型，可以通过下面的函数创建

// dispatch_time 函数
// 参数 1: 从何时开始，一般用 DISPATCH_TIME_NOW 表示从当前开始
// 参数 2: 延时的秒数，单位为 纳秒
// 便于对参数 2 的方便使用，有定义以下宏
/* 注意，这三个宏的单位都是纳秒
#define NSEC_PER_SEC 1000000000ull   每秒有多少纳秒
#define USEC_PER_SEC 1000000ull        每秒有多少毫秒
#define NSEC_PER_USEC 1000ull           每毫秒有多少纳秒
*/
dispatch_time_t dispatch_time(dispatch_time_t when, int64_t delta);

延时 1s 将任务放到主队列中的代码如下

dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC);
    
NSLog(@"延迟开始");
    
dispatch_after(time, dispatch_get_main_queue(), ^{
        
    NSLog(@"执行任务中...");
        
    NSLog(@"延迟结束");
});

运行结果


11.png
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