iOS多线程 对GCD和死锁的理解

GCD

两个函数

同步函数dispatch_sync(不具备开启新线程的能力):把block块放到指定队列中的队尾,等待执行完当前block中的代码之后返回,才继续往下执行操作;

dispatch_sync( dispatch_queue_t _Nonnull queue , ^(void)block );

第一个参数:队列; 第二个参数:block块(存放需执行的代码)

异步函数dispatch_async(具备开启新线程的能力):将block块中的代码放入指定队列中的队尾,立刻返回(而不立刻执行block中的代码,block中的代码如何执行只取决于queue的种类),继续执行下一步操作;

dispatch_async( dispatch_queue_t _Nonnull queue, ^(void)block);

第一个参数:队列; 第二个参数:block块(存放需执行的代码)

三种队列(Queue)

串行队列:队列中的任务按顺序在同一条线程中执行

并发队列:队列中的任务被分配到多条线程并发(同时)执行,完成顺序随机

主队列:特殊的串行队列,特点如下:

  • 队列中的任务只能在主线程执行,在主线程空闲时才会调度队列中的任务在主线程执行,如果当前主线程有任务正在执行,那么无论主队列中当前被添加了什么任务,都不会被调度

  • 系统已经创建好,直接调用即可

  • 在主线程中,主队列与同步函数搭配,会造成死锁(后面会具体说明)

  • 是专门用来在主线程上调度任务的队列

自由双拼时间(注:以下所有方法均是在主线程进行调用)

同步函数+串行队列:在主线程按顺序执行


- (void)syncSerial {

    //1、创建队列

    /*第一个参数:标识符,仅做标识用,作用不大

     *第二个参数:队列的类型,DISPATCH_QUEUE_SERIAL为串行队列,DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT为并行队列

     */

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("syncSerial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    NSLog(@"---star---");

    //2、封装任务,将任务添加到队列,此处使用同步函数封装任务

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务A------%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务B------%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务C------%@",[NSThread currentThread]);

    });

    NSLog(@"---end----");

}

结果

同步函数+串行队列

同步函数+并发队列:在主线程按顺序执行,因为同步函数不具备开线程能力,所以跟楼上一样


- (void)syncConcurrent {

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("syncConcurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    NSLog(@"---star---");

    //2、封装任务,将任务添加到队列,此处使用同步函数封装任务

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务A------%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务B------%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务C------%@",[NSThread currentThread]);

    });

    NSLog(@"---end----");

}

结果(跟楼上一样的,就不重新截图啦 )

同步函数+并发队列

异步函数+串行队列:将会创建一个子线程,ABC三个任务在子线程按顺序执行,头尾两个打印在主线程执行


- (void)asyncSerial {

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("asyncSerial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

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

    //封装任务,此处使用异步函数封装

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务A-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务B-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务C-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

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

}

结果(至于number为啥是3不是2,查了许久,也没找不到结果,我估计是number = 2的线程被系统自动生成之后,拿去干其他事情了,因为其他许多博文都有各种情况,甚至有的打印出来number = 4,不过在此还是希望有大佬能告诉我真正的原因)
异步函数+串行队列

异步函数+并发队列:生成多条子线程(不一定跟任务数一致,具体由GCD内部自行安排),任务放到并行队列之后在多条子线程处理


- (void)asyncConcurrent {

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("asyncConcurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

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

    //封装任务,此处使用异步函数封装

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务A-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务B-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务C-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

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

}

结果

异步函数+并发队列

异步函数+主队列:由于异步函数将block中的任务添加到主队列之后,先跳过而不用立刻执行,所以此组合会先打印star和end,最后按顺序打印ABC(即当主线程执行完其他任务,空闲的时候再去执行主队列里的东西),执行的线程均为主线程


- (void)asyncMain {

    //1、获取主队列

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

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

    //封装任务,此处使用异步函数封装

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务A-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务B-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@"任务C-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

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

}

结果

异步函数+主队列

死锁

GCD里有一种特殊情况:当同步函数与主队列组合成一个方法,并在主线程被调用时,会产生死锁(即sync函数中的block永远不会被执行)


- (void)syncMain {

    //1、获取主队列

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

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

    //封装任务,此处使用同步函数封装

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务A-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务B-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@"任务C-----%@",[NSThread currentThread]);

    });

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

}

结果(死锁状态,Xcode会报错,以前老版本不知道会不会)

死锁

Why

官方文档提出,造成死锁的原因是“Calling this function and targeting the current queue results in deadlock.” 即sync函数当前执行的队列与block所提交执行的目标队列相同时,会造成死锁

由于sync函数是在syncMain中使用,而syncMain方法是在苹果底层 touchesBegan 方法中调用,所以其执行在主线程之中。而当主线程繁忙时,主队列不会分配执行自己队列中任务,所以当运行到封装任务A的sync函数时,我们姑且就认为(假设,因为似乎这样说并没有强大的依据)此sync函数当前执行的队列就是主队列,sync函数处于主队列对头,或者说,假设主队列前面有一个执行室,进入这个执行室才会被主队列安排执行,sync函数此时正处于执行室之中

示意图

如果觉得上面这段话很绕,那就只需认为:sync函数就是在主队列的队头

因为同步(sync)函数有个特点,必须执行完block中的任务,才会返回然后执行下一步

例如楼上的代码中,第一个sync函数需要将任务A提交到主队列,然后等到任务A被执行完毕,才会返回(也就是结束当前的sync函数),接着往下执行任务B所在的sync函数

而此时主队列的队头sync正在等待block中的任务执行完毕返回,但block中的任务又在等待主队列的队头执行完之后,帮其分配线程去执行

所以彼此等待,互不相让,也就造成死锁的状态

因此,死锁是由于队列堵塞造成的,而不是线程堵塞造成的

知道了缘由,解决方法也很简单

  • 开一条子线程执行syncMain方法(这样主线程就有空啦)

  • 另外创建一个串行队列来安排sync函数中block的任务

  • 使用异步函数+主队列组合(异步函数能把任务添加到队列之后马上返回,而同步函数是不行的,开头有提到)

其实还有另外一种解释

这种解释跟上面其实也差不多,唯一不同的是没有提到假设主队列的队头为sync函数

解释如下

因为同步(sync)函数有个特点,必须执行完block中的任务,才会返回然后执行下一步

例如楼上的代码中,第一个sync函数需要将任务A提交到主队列,然后等到任务A被执行完毕,才会返回(也就是结束当前的sync函数),接着往下执行任务B所在的sync函数

而此时的队列为主队列,如果主线程繁忙,主队列必须等到主线程空闲,才会执行主队列中的任务

主线程呢,它正在执行syncMain这个方法,且正在等待任务A所在的sync函数执行完毕,它才能往下执行

所以彼此等待,互不相让,也就造成死锁的状态

由上图可知,block中的任务A没有得到执行的机会,形成了闭环,导致永远互相堵塞

该解释中造成死锁的原因

在我还不能确定sync函数当前执行队列的情况下(尽管根据官方文档以及实操结果反推,似乎能说明其队列),我觉得这种说法会比较严谨。

但这种说法,大概有人又会产生一个疑问:主线程正在执行syncMain方法,如果串行队列+同步函数组合,串行队列里面的东西也只能到主线程去执行,因为同步函数没有开线程能力,那现在主线程正在执行syncMain方法,没空,block又在等主线程有空去执行它里面的东西,sync函数又在等block里的东西执行完返回,那这样不就死锁了?

换句话说,就是有人会产生 串行队列+同步函数这种组合也会死锁 的疑问

我的理解如下

当程序执行到syncMain方法中的sync函数时,若sync函数没有返回,主线程其实是属于空闲状态,也就是说主线程在等待sync函数返回,等待的这个过程中,主线程没有事做,普通串行队列只要它没事做,就把任务安排进去,而主队列呢,它会先询问主线程是否处于执行某个任务的过程中,只要主线程是在这个过程(不管主线程当前是否空载),它都不会安排任务进主线程

举个栗子

一个程序员(主线程)每天上班时间(执行任务的过程)9:00-17:00,某个时间他打码累了,趴在桌子上休息(执行任务过程中的空载状态),他的老板(串行队列)电脑坏了,就让该程序员在休息过程中醒来帮他修电脑(不管主线程是不是处于执行任务的过程,只要它现在没在干活,串行队列就能把任务安排进去)。修完电脑以后,已经到了下班时间,可是产品经理突然要该程序员改一个需求,加班到晚上九点。在加班的过程中,该程序员的女朋友(主队列)打电话,问他下班了没,能不能回家修电灯,她不会修(主队列询问主线程是否繁忙),该程序员回答说现在没空,要加班,那他女朋友只能乖乖地等他下班回去修电灯(主队列等到主线程执行完当前任务才能安排)。

传送门

以下是几个我觉得有学习价值的地方

结尾

嗯,那就记录一下第一次写博文的时间吧


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