【线程】GCD信号量、线程组、栅栏

一、信号量 dispatch_semaphore

信号量：用来控制访问资源的数量标识;

- 在线程访问之前，指定信号量N，异步执行任务`wait`时，信号量-1，任务执行完毕`signal`时，+1；
- 当信号量变为0，则说明有N个任务在执行，这时随后的其他任务会被`阻塞`，有点类似锁机制；
- 直到有任务被完成，剩下的任务，才会有任务加入队列中执行；

信号量常用API：

//创建信号量，设定信号量初始值，如果小于0，则会返回NULL
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(N)
//信号量-1
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
//信号量+1
dispatch_semaphore_signal(semaphore)

正常的使用顺序是先降低再提高，两个函数通常成对使用。

用法

1、限制线程的最大并发数n

- (void)test {
    //用信号量控制一下最大开辟线程数为2
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(2);
    dispatch_queue_t quene = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"A:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"A:-->> 这是并发任务-结束");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"B:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"B:-->> 这是并发任务-结束");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"C:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"C:-->> 这是并发任务-结束");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"D:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"D:-->> 这是并发任务-结束");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"E:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"E:-->> 这是并发任务-结束");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
}

执行结果：

// 并发数位2
TestSDK[636:47620] A:-->> 这是并发任务
TestSDK[636:47617] B:-->> 这是并发任务
TestSDK[636:47620] A:-->> 这是并发任务-结束
TestSDK[636:47617] B:-->> 这是并发任务-结束

TestSDK[636:47623] C:-->> 这是并发任务
TestSDK[636:47618] D:-->> 这是并发任务
TestSDK[636:47623] C:-->> 这是并发任务-结束
TestSDK[636:47618] D:-->> 这是并发任务-结束

TestSDK[636:47622] E:-->> 这是并发任务
TestSDK[636:47622] E:-->> 这是并发任务-结束

2、等上一个异步网络请求完毕后，才能请求下一个网络请求

- (void)test {
    // 初始信号量为0
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    for (int i = 0; i<= 10; i ++) {
        [self testSemaphoreBlock:^(NSString *result) {
            NSLog(@"第%d次，信号量+1=1，请求完成",i);
            dispatch_semaphore_signal(semaphore); // +1
        }];
        
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER); //-1
        NSLog(@"第%d次，信号量-1=0，阻塞线程",i);
    }
    NSLog(@"-->> 这是顺序任务");
}

// 好事操作
- (void)testSemaphoreBlock:(void(^)(NSString *result))block {
    // 串行、并行都没什么关系
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("requstQueue",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    // dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("requstQueue",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    // dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
  
  // 会阻塞当前线程，造成死锁
    // dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1 * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
        block(@"请求结束");
    });
}

执行结果

TestSDK[605:42620] 第0次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第0次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第1次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第1次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第2次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第2次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第3次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第3次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第4次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第4次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第5次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第5次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第6次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第6次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第7次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第7次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42623] 第8次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第8次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第9次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第9次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42620] 第10次，信号量+1=1，请求完成
TestSDK[605:42605] 第10次，信号量-1=0，阻塞线程
TestSDK[605:42605] -->> 这是顺序任务

二、线程组 dispatch_group

// 创建线程组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

// 异步线程组执行
dispatch_group_async(group, queue, ^{
});
// 接收线程组通知
dispatch_group_notify(group, queue, ^{
});

dispatch_group_enter(group);// 加入线程组
dispatch_group_leave(group);// 离开线程组

用法：

1、等待几个网络请求完成之后，再刷新UI：

用dispatch_group_async实现

- (void)test {
    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(@"A:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"A:-->> 这是并发任务-1");
    });
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"B:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"B:-->> 这是并发任务-1");
    });
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"C:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"C:-->> 这是并发任务-1");
    });
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"D:-->> 这是并发任务");
        sleep(1);
        NSLog(@"D:-->> 这是并发任务-1");
    });

    // 执行完毕，接收通知
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"----->>>> 渲染UI");
        });
    });
    
    NSLog(@"00:----->>>> 正在处理");
}

TestSDK[647:50238] 00:----->>>> 正在处理
TestSDK[647:50254] A:-->> 这是并发任务
TestSDK[647:50255] B:-->> 这是并发任务
TestSDK[647:50258] D:-->> 这是并发任务
TestSDK[647:50253] C:-->> 这是并发任务
TestSDK[647:50253] C:-->> 这是并发任务-1
TestSDK[647:50258] D:-->> 这是并发任务-1
TestSDK[647:50254] A:-->> 这是并发任务-1
TestSDK[647:50255] B:-->> 这是并发任务-1
TestSDK[647:50253] ----->>>> 渲染UI

用dispatch_group_enter和dispatch_group_leave实现

- (void)test {
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    dispatch_group_enter(group);
    NSLog(@"A:-->> 任务开始");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1 * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
        NSLog(@"A:-->> 任务准备结束");
        dispatch_group_leave(group);
        NSLog(@"A:-->> 任务已经结束");
    });
    
    dispatch_group_enter(group);
    NSLog(@"B:-->> 任务开始");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1 * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
        NSLog(@"B:-->> 任务准备结束");
        dispatch_group_leave(group);
        NSLog(@"B:-->> 任务已经结束");
    });
    
    dispatch_group_enter(group);
    NSLog(@"C:-->> 任务开始");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1 * NSEC_PER_SEC)), queue, ^{
        NSLog(@"C:-->> 任务准备结束");
        dispatch_group_leave(group);
        NSLog(@"C:-->> 任务已经结束");
    });
    
    // 执行完毕，接收通知
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"----->>>> 渲染UI");
        });
    });
}

TestSDK[686:60822] A:-->> 任务开始
TestSDK[686:60822] B:-->> 任务开始
TestSDK[686:60822] C:-->> 任务开始
TestSDK[686:60844] C:-->> 任务准备结束
TestSDK[686:60847] B:-->> 任务准备结束
TestSDK[686:60842] A:-->> 任务准备结束
TestSDK[686:60844] C:-->> 任务已经结束
TestSDK[686:60842] A:-->> 任务已经结束
TestSDK[686:60847] B:-->> 任务已经结束
TestSDK[686:60822] ----->>>> 渲染UI

三、栅栏 dispatch_barrier

对比dispatch_barrier_async和dispatch_barrier_sync

1、异步栅栏 dispatch_barrier_async

- (void)testBarrierAsync {
    dispatch_queue_t test_queue = dispatch_queue_create("test_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
     dispatch_async(test_queue, ^{
         sleep(1);
         NSLog(@"栅栏前：执行任务1");
     });
     
     dispatch_async(test_queue, ^{
         sleep(1);
         NSLog(@"栅栏前：执行任务2");
     });
     
     //栅栏前所有任务，并行执行完毕后，执行栅栏block的任务
     dispatch_barrier_async(test_queue, ^{
         NSLog(@"栅栏里：执行任务3");
     });
    
     NSLog(@"栅栏后：执行当前线程方法，不会堵塞当前线程4");
    
     dispatch_async(test_queue, ^{
         sleep(1);
         NSLog(@"栅栏后：执行任务5");
     });
   
     dispatch_async(test_queue, ^{
         sleep(1);
         NSLog(@"栅栏后：执行任务6");
     });
}

执行结果

2021-12-31 14:41:54.683882+0800 开始~
2021-12-31 14:41:54.684170+0800 栅栏后：执行当前线程方法，不会堵塞当前线程4
2021-12-31 14:41:55.685864+0800 栅栏前：执行任务2
2021-12-31 14:41:55.689293+0800 栅栏前：执行任务1
2021-12-31 14:41:55.689747+0800 栅栏里：执行任务3
2021-12-31 14:41:56.690765+0800 栅栏后：执行任务6
2021-12-31 14:41:56.693584+0800 栅栏后：执行任务5

结论：

1- 栅栏前/后的任务都是并行执行；
2- 栅栏barrier阻塞的是`队列`，不阻塞主队列(main queue)，只会阻塞test_queue队列；
3- 栅栏函数在`异步`执行中，`不会阻塞`其他队列或主队列的任务，不用等栅栏block执行回调；

2- 同步栅栏 dispatch_barrier_sync

- (void)testBarrierSync {
    NSLog(@"开始~");
    dispatch_queue_t test_queue = dispatch_queue_create("test_queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(test_queue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"栅栏前：执行任务1");
    });
    
    dispatch_async(test_queue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"栅栏前：执行任务2");
    });
    
    // 区别：这里改成sync
    dispatch_barrier_sync(test_queue, ^{
        NSLog(@"栅栏里：执行任务3");
    });
    
    NSLog(@"栅栏后：执行当前线程方法，会堵塞当前线程4");
    
    dispatch_async(test_queue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"栅栏后：执行任务5");
    });
    
    dispatch_async(test_queue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"栅栏后：执行任务6");
    });
}

2021-12-31 14:35:17.013586+0800 开始~
2021-12-31 14:35:18.019031+0800 栅栏前：执行任务2
2021-12-31 14:35:18.019031+0800 栅栏前：执行任务1
2021-12-31 14:35:18.019548+0800 栅栏里：执行任务3
2021-12-31 14:35:18.019810+0800 栅栏后：执行当前线程方法，会堵塞当前线程4
2021-12-31 14:35:19.025268+0800 栅栏后：执行任务5
2021-12-31 14:35:19.025268+0800 栅栏后：执行任务6

结论：

- 栅栏前/后的任务并行执行；
- 同步执行，会`阻塞当前线程`；
- 栅栏函数在`同步`执行中，要等待barrier的`block执行完毕`后，才能执行`当前的主队列`的任务；

最后编辑于：2022.01.21 18:30:07

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【线程】GCD信号量、线程组、栅栏

一、信号量 dispatch_semaphore

用法

1、限制线程的最大并发数n

2、等上一个异步网络请求完毕后，才能请求下一个网络请求

二、线程组 dispatch_group

1、等待几个网络请求完成之后，再刷新UI：

三、栅栏 dispatch_barrier

1、异步栅栏 dispatch_barrier_async

2- 同步栅栏 dispatch_barrier_sync

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