iOS多线程之GCD

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队列

队列 Api 备注
主队列(main queue) dispatch_get_main_queue() 串行队列,可以操纵UI
全局调度队列(Global Dispatch Queues) dispatch_get_global_queue() 并行队列,按照执行优先级,分成4种global queue:
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND
自创建队列 dispatch_queue_create() 可以创建:
串行(DISPATCH_QUEUE_SERIAL)、
并行(DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)队列
并行队列 串行队列
并行队列
串行队列

队列和线程是两个不同的概念。一个队列可以有多个线程。每个队列中的操作会在所属的线程中运行。举个例子你创建一个并行队列,然后添加三个操作到里面。队列会发起三个单独的线程,然后让所有操作在各自的线程中并发运行。

提交任务(block)到队列(queue)

提交方式 备注
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block) 异步提交block到queue
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block) 同步地提交工作并在返回前等待它完成
dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block) 异步提交block到queue,并且延迟执行block,
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC))表示3秒后
dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block) 异步提交block,但是该block被执行时,队列中其它block不会被执行,即barrier相当于一个狭窄的通道
场景:多线程读写竞态资源,多个读线程间可以并行,但读写、写写线程间只能串行,这时可以:
1)使用并发队列(为了防止barrier特性影响其它线程,不要使用dispatch_get_global_queue,而是使用dispatch_queue_create来创建新队列)
2)使用dispatch_barrier_async添加写block,保证队列中写block执行时不会有其它读写block正在执行
barrier执行模型

注意:
如果你调用 dispatch_sync 并放在你已运行着的当前串行队列。这会导致死锁,因为调用会一直等待直到 Block 完成,但 Block 不能完成(它甚至不会开始!),直到当前已经存在的任务完成,而当前任务无法完成!举个例子:

@implementation ViewController1
- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    // dispatch_sync同步提交block到main队列(当前队列)并**等待**block执行完毕,而由于是串行队列,block需要等待当前任务执行完毕,双向等待造成死锁。
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"hello world");
    });
    // 下面这条NSLog不会被执行,因为线程已经死锁
    NSLog(@"here");
@end
@implementation ViewController2
- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    // 创建一个并行队列,,,,(*注意:*如果将*DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT*修改成*DISPATCH_QUEUE_SERIAL*,即创建串行队列,就会发生死锁!!!)
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("abc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"..1");
        // 因为是并行队列,下面的block不需要等待当前block执行完毕,就不会发生死锁。
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"..2");
        });
    });
    NSLog(@"here");
@end

单例

dispatch_once() 以线程安全的方式执行且仅执行其代码块一次。试图访问临界区(即传递给 dispatch_once 的代码)的不同的线程会在临界区已有一个线程的情况下被阻塞,直到临界区完成为止。

@implementation User
+ (instancetype)sharedUser
{
    static User *instance = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        instance = [[User alloc] init];
    });
    return instance;
}
@end

调度组

Dispatch Group 会在整个组的任务都完成时通知你。这些任务可以是同步的,也可以是异步的,即便在不同的队列也行。而且在整个组的任务都完成时,Dispatch Group 可以用同步的或者异步的方式通知你。

创建group Api 备注
dispatch_group_t dispatch_group_create(void) 创建一个group
将任务(block)添加到group 备注
dispatch_group_async(dispatch_group_t group,
dispatch_queue_t queue,
dispatch_block_t block)
异步把block提交到queue,并且将block分配到指定的group
dispatch_group_enter(dispatch_group_t group) 手动表明block进入group,dispatch_group_enterdispatch_group_leave是成对出现的。
dispatch_group_leave(dispatch_group_t group) 手动表明block在group中执行完成
设置group完成时的通知/回调 备注
dispatch_group_wait(dispatch_group_t group, dispatch_time_t timeout) 阻塞当前线程,直到group里面所有的任务都完成或者等到某个超时发生
dispatch_group_notify(dispatch_group_t group,
dispatch_queue_t queue,
dispatch_block_t block)
异步设置group里所有任务都完成时,在queue队列中执行通知回调block

多图片下载示例:

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
    for(NSInteger i = 0; i < 10; i++)
    {
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:@"http://a/%zd.png", i]];
        // 表示block进入group
        dispatch_group_enter(group);
        [[SDWebImageDownloader sharedDownloader] downloadImageWithURL:url options:0 progress:nil completed:^(UIImage *image, NSData *data, NSError *error, BOOL finished) {
            // 表示block执行完成
            dispatch_group_leave(group);
        }];
    }
    // 设置等待3秒钟
    dispatch_time_t timeoutTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3  * NSEC_PER_SEC));
    if(dispatch_group_wait(group, timeoutTime))
    {
        NSLog(@"图片下载超时");
    }
    else
    {
        NSLog(@"所有图片都下载完成");
    }
});

信号量

信号量让你控制多个消费者对有限数量资源的访问
原则:当信号量小于等于0时,dispatch_semaphore_wait会阻塞线程,当dispatch_semaphore_signal时会让信号量加1,如果这时信号量大于0,则唤醒阻塞的线程。

Api 备注
dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value) 创建一个信号量,并且设置信号量的初始值
dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout) 等待一个信号量,如果当前信号量大于0,则信号量减1,线程往下执行。否则线程阻塞,直到被信号量大于0时被唤醒或者等待超时
dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema) 让信号量加1,如果当前信号量大于0,则唤醒一个waiting的线程

图片下载示例:

// 创建信号量,并且初始化为0
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
// 下载图片
[[SDWebImageDownloader sharedDownloader] downloadImageWithURL:[NSURL URLWithString:@"http://a/b.png"] options:0 progress:nil completed:^(UIImage *image, NSData *data, NSError *error, BOOL finished) {
    // 设置信号量+1,此时信号量大于0,会唤醒等待的线程。
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}];
// 设置等待3秒钟
dispatch_time_t timeoutTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 \\* NSEC_PER_SEC));
// 此时线程会阻塞,只到图片下载完成或者等待超时
if(dispatch_semaphore_wait(semaphore, timeoutTime))
{
    NSLog(@"等待超时");
}
else
{
    NSLog(@"图片下载完毕");
}

参考:
GCD 深入理解(一)
GCD 深入理解(二)

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