iOS多线程之GCD详解(看我就够了)

简介

  • 什么是GCD
    全称是Grand Central Dispatch,可译为“牛逼的中枢调度器”
    纯C语言,提供了非常多强大的函数

  • GCD的优势
    GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
    GCD会自动利用更多的CPU内核(比如双核、四核)
    GCD会自动管理线程的生命周期(创建线程、调度任务、销毁线程)
    程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务,不需要编写任何线程管理代码

任务和队列

  • GCD中有2个核心概念
    任务:执行什么操作
    队列:用来存放任务

  • GCD的使用就2个步骤
    定制任务
    确定想做的事情

  • 将任务添加到队列中
    GCD会自动将队列中的任务取出,放到对应的线程中执行
    任务的取出遵循队列的FIFO原则:先进先出,后进后出

执行任务

GCD中有2个用来执行任务的常用函数
  • 用同步的方式执行任务
    dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
    queue:队列
    block:任务

  • 用异步的方式执行任务
    dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

  • 同步和异步的区别
    同步:只能在当前线程中执行任务,不具备开启新线程的能力
    异步:可以在新的线程中执行任务,具备开启新线程的能力

  • GCD中还有个用来执行任务的函数:
    dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
    在前面的任务执行结束后它才执行,而且它后面的任务等它执行完成之后才会执行
    这个queue不能是全局的并发队列

队列的类型

GCD的队列可以分为2大类型
  • 并发队列(Concurrent Dispatch Queue)
    可以让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程同时执行任务)
    并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效

  • 串行队列(Serial Dispatch Queue)
    让任务一个接着一个地执行(一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)

容易混淆的术语

  • 有4个术语比较容易混淆:同步、异步、并发、串行
    同步和异步主要影响:能不能开启新的线程
    同步:只是在当前线程中执行任务,不具备开启新线程的能力
    异步:可以在新的线程中执行任务,具备开启新线程的能力

  • 并发和串行主要影响:任务的执行方式
    并发:允许多个任务并发(同时)执行
    串行:一个任务执行完毕后,再执行下一个任务

创建队列

并发队列
  • 使用dispatch_queue_create函数创建队列
    dispatch_queue_t
    dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称
    dispatch_queue_attr_t attr); // 队列的类型

  • 创建并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

  • GCD默认已经提供了全局的并发队列,供整个应用使用,可以无需手动创建
    使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列
    dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
    dispatch_queue_priority_t priority, // 队列的优先级
    unsigned long flags); // 此参数暂时无用,用0即可

  • 获得全局并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

  • 全局并发队列的优先级
    1.define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
    2.define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认(中)
    3.define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
    4.define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

串行队列

GCD中获得串行有2种途径

  • 使用dispatch_queue_create函数创建串行队列
    // 创建串行队列(队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", NULL);

  • 使用主队列(跟主线程相关联的队列)
    主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
    放在主队列中的任务,都会放到主线程中执行
    使用dispatch_get_main_queue()获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

各种队列的执行效果

|并发队列| 手动创建的串行队列 | 主队列
---|----|------|----
同步(sync) | 没有开启新线程、串行执行任务 | 没有开启新线程、串行执行任务|没有开启新线程、串行执行任务
异步(async) | 有开启新线程、并发执行任务| 有开启新线程、串行执行任务|没有开启新线、串行执行任务

注意:

使用sync函数往当前串行队列中添加任务,会卡住当前的串行队列

线程间通信

//从子线程回到主线程
dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程,执行UI刷新操作
        });
});```



##### iOS常见的延时执行

//调用NSObject的方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

使用GCD函数
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
// 2秒后执行这里的代码...
});

//使用NSTimer
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:NO];

#### 一次性代码

//使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
// 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
});

#### 快速迭代

//使用dispatch_apply函数能进行快速迭代遍历
dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
// 执行10次代码,index顺序不确定
});

#### 队列组

//有这么1种需求
//首先:分别异步执行2个耗时的操作
//其次:等2个异步操作都执行完毕后,再回到主线程执行操作

//如果想要快速高效地实现上述需求,可以考虑用队列组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的异步操作都执行完毕后,回到主线程...
});

#### 单例模式
- 单例模式的作用
可以保证在程序运行过程,一个类只有一个实例,而且该实例易于供外界访问
从而方便地控制了实例个数,并节约系统资源

- 单例模式的使用场合
在整个应用程序中,共享一份资源(这份资源只需要创建初始化1次)

//ARC中,单例模式的实现
//在.m中保留一个全局的static的实例
static id _instance;

//重写allocWithZone:方法,在这里创建唯一的实例(注意线程安全)

  • (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
    {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
    _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _instance;
    }
    //提供1个类方法让外界访问唯一的实例
  • (instancetype)sharedInstance
    {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
    _instance = [[self alloc] init];
    });
    return _instance;
    }

//实现copyWithZone:方法

  • (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
    {
    return _instance;
    }
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