多线程之 同步/异步/串行/并发

问题思考

  1. 什么是进程、线程?线程和进程的关系是什么?
  2. 线程和队列的关系?
  3. 队列有几种?
  4. 什么是同步、异步?什么是串行、并行?
  5. 并行和并发有什么区别?
    看过这篇文章,这些有问题应该就都有答案了。

总是容易混淆这些概念,整理并记录一下
目录
1.先说几个概念
2.队列
串行、并发

先说几个概念

  1. 进程
  2. 线程
  3. 多线程
  4. 主线程

进程在内存中正在运行的程序就是进程,进程是系统进行资源调度分配的一个独立单位,进程有独立性、并发性、动态性。
线程 线程是进程的执行单元,是一个独立的、并发的顺序执行流,进程所有的任务都在线程中执行。
多线程 在一个进程中可以开辟多条线程,多条线程可以并发执行不同的任务,多条线程并发执行,其实是CPU 快速的在多条线程之间调度,CPU 的执行很快,调度的时间足够快就会造成多线程同时执行的假象。
主线程 一个iOS 程序运行后,会默认开启一个线程,这个线程就是主线程,也叫UI线程
作用

  • 他可以通过RunLoop 来待续运行和有事件触发时及时唤醒响应,没有事件时就睡眠
  • 显示/刷新UI界面
  • 处理UI事件

进程和线程的关系 :线程是进程的执行单元,在进程中开辟的独立、并发的顺序执行流,进程所有的任务都在线程中执行。

队列

FIFO (先进先出),是一种数据结构,用来存放任务

  • 队列负责存放任务、调度任务,交给线程去执行
  • 遵循FIFO (先进先出)原则,是指先调度,而不是先调度完成

串行、并发

串行和并发是指队列的两种类型。决定了任务的执行顺序

串行和并发队列.png

*串行队列,一次只能执行一个任务,上一个任务处理完成才能处理下一个任务;
*并发队列,多个任务可以同时执行;处理顺序还是先进先出原则,但任务处理时间不同,有可能先进后调度完成

并发在实际上,是处理器一下子处理任务A ,一下子处理任务B ,看起来就像同时在执行多个任务

并行

并行和并发很容易让人混淆
并行并发的效果在用户看来是一样的,但是其根本区别是有几个CPU 在处理任务

  • 并行是真的有多个CPU 同时处理任务(多个线程在不同核上跑)
  • 并发是只有一个CPU ,单核高频切换任务,使用户觉得多个任务同时执行
  • 并行是同一时间执行多个任务
  • 并发是同一一时间间隔,执行多个任务

任务

  • 任务就是 线程 要执行的代码
  • 执行任务有两种方式,同步异步

同步、异步

  1. 同步和异步代表任务的执行方式
  • 同步执行:当前所在队列会阻塞住,等待该任务执行完成后恢复;
    PS:这里涉及到两个队列,一个是当前队列,一个是任务所在队列
    同步执行会阻塞当前队列,同步执行的任务完成之后,当前队列才会恢复。如果当前队列和任务所在队列是同一个,则会循环等待,造成死锁。
  • 异步执行:当前队列不会阻塞,正常执行任务

同步不会开辟新的线程,异步可以开辟新的线程(不一定会开辟新线程)

串行/并发/同步/异步

串行队列 并发队列
同步执行 串行执行任务 串行执行任务
异步执行 串行执行任务 并发执行任务
  1. 串行队列,同步执行
    在当前线程执行,(不开启新线程)并按顺序一个一个执行
  2. 串行队列,异步执行
    线程由系统调度,(不一定会开启新线程)按顺序执行
  3. 并发队列,同步执行
    在当前线程执行,(不开启新线程)并按顺序一个一个执行 ;与串行、同步效果一样
  4. 并发队列,异步执行
    系统可以开启新线程,执行顺序不确定

主队列

  • 主队列的任务会在主线程执行,主队列是串行队列。
  • 在程序启动之后就已经存在主线程和主队列,主队列无需手动创建,直接获取。
  1. 主队列,异步执行
 NSLog(@"1");
 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2");
    });
 NSLog(@"3");

结果:打印132。
解析:主线程异步执行代码,在主队列里的任务执行完成时,该任务才会加到主队列里,并执行。

所以,异步执行不是一定会开启线程。在主线程异步执行主队列任务时,就不会开启新线程。

  1. 主队列,同步执行
 NSLog(@"1");
 dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2");
    });
 NSLog(@"3");

结果:死锁,系统崩溃

执行顺序 —————————————————-------———————>
主队列: 任务1 |  同步任务块 | 任务3 | 
                   👇🏻 
            |把任务2加到主队列执行|

解析:在主队列里添加同步执行的任务
由于是同步执行,在执行同步任务时,会阻塞当前队列。
该同步任务块是把任务2添加到主队列里执行
而主队列已经被阻塞住 ,需要完成同步任务之后才会恢复。
所以循环等待导致死锁,程序崩溃

全局队列

  • 全局队列本质上是并发队列,是系统提供的开发者直接使用的并发队列

代码题

用几个代码题加深理解

  1. 输出什么?
    1.1 队列换成串行队列呢?
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    NSLog(@"1");
    dispatch_async(queue, ^{
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
            NSLog(@"2");
        });
        
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
        NSLog(@"3");
        
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
            NSLog(@"4");
        });
        NSLog(@"5");
    });
    NSLog(@"6");

1) 打印162354 ,线程打印不一定,因为是并发队列
1.1) 打印16, 崩溃 。串行队列,同步执行任务,相互等待死锁

  1. 打印顺序
    2.1 改为串行队列呢?
 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"3");
    });
    NSLog(@"0");
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"4");
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"7");
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"8");
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"9");
    });

2)答 :1,2,4,7,8,9 由于是异步执行,开启新线程,所以顺序不能确定; 3 是同步执行,与0 同在主线程,所以3在0前面; 主线程任务是顺序添加的,所以0在789 前面
2.1)顺序打印1230789

  1. 输出什么
    3.1 块任务中NSLog(@"3");,改为同步任务,输出什么
 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"3");
        });
        NSLog(@"4");
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"5");
    });

3)15243
3.1)15234

  1. 输出什么
    4.1 如果把全局并发队列换成 创建的queue 怎么打印
 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test",  DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"1");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");
        dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
            NSLog(@"3");
        });
        NSLog(@"4");
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"5");
    });

4)15234
4.1)152崩溃

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