GCD 学习

[TOC]

总述

GCD（Grand Central Dispatch）是从OS X Snow Leopard和iOS 4开始引入的新一代的多线程编程技术。开发者只需定义想执行的任务并追加到适当的Dispatch Queue中，GCD就能生成必要的线程并有计划的执行任务。并且由于线程管理是作为系统的一部分来实现的，因此系统可以统一管理，它会决定什么时候创建新线程，创建哪些新线程，多个任务是顺序执行还是并发执行。这样就比以前的线程编程更有效率。

dispatch_async(queue, ^{
  // dispatch_async是异步方法。长时间处理，例如数据库访问
  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 到主线程队列中执行
    // 例如界面更新
  });
});

Dispatch Queue(调度队列)

使用GCD进行编程，开发者要做的只是定义想执行的任务并追加到适当的Dispatch Queue中。其中，“定义想执行的任务”使用Block语法来完成。Dispatch Queue中的任务按照FIFO的顺序进行处理，也就是先进入的任务先处理。另外，Dispatch Queue分为串行和并发两种。

Serial Dispatch Queue要求等待正在执行的任务完成，再执行下一个。而Concurrent Dispatch Queue中后面的任务可以不必等待正在执行的任务执行完成就可以开始执行，也就是同时可以执行多个任务。换句话说，其实就是Serial Dispatch Queue只会创建一个线程来执行任务，而Concurrent Dispatch Queue会创建多个线程同时执行多个任务。

对于Concurrent Dispatch Queue，OS X和iOS的XNU内核会基于Dispatch Queue中的任务数量、CPU核数和CPU负荷等当前系统状态来决定创建多少个线程和并行执行多少个任务。

一般情况下：如果要求在不能改变执行顺序或不想并行执行多个任务时使用Serial Dispatch Queue。

简言之：Serial Dispatch Queue串行代码；Concurrent Dispatch Queue并行代码。

dispatch_queue_create创建Dispatch Queue

dispatch_queue_create 用于创建用户线程队列。可以创建Serial/Concurrent Dispatch Queue 两种队列，即串行与并行队列。

创建Serial Dispatch Queue。

dispatch_queue_t serialQueue   =
   dispatch_queue_create(“com.SerialQueue”, NULL);

可以创建多个串行队列，串行队列也可以并行执行。决不能随意的大量生产Serial Dispatch Queue。

创建Concurrent Dispatch Queue

dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create(“com.ConcurrentQueue”,
    DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

Concurrent Dispatch Queue不过创建多少都没有问题，因为Concurrent Dispatch Queue所使用的线程由系统的XNU内核高效管理，不会影响系统性能。

内存管理由dispatch_queue_create方法生成的Dispatch Queue并不能由ARC来自动管理内存。可以使用dispatch_release、dispatch_retain来手动管理（引用计数式）。
但在目前看来，所用的OSX-10.8 开启的ARC已经不需要再用dispatch_release()来做管理。
对于串行队列，每创建一个串行队列，系统就会对应创建一个线程，同时这些线程都是并行执行的，只是在串行队列中的任务是串行执行的。大量的创建串行队列会导致大量消耗内存，这是不可取的做法。串行队列的优势在于他是一个线程，所以在操作一个全局数据时候是线程安全的。当想并行执行而不发生数据竞争时候可以用并行队列操作

Main&Global Dispatch Queue

Main Dispatch Queue是在主线程中执行任务的Dispatch Queue。因为主线程只有1个，所以Main Dispatch Queue是Serial Dispatch Queue。追加到Main Dispatch Queue中的任务将在主线程的RunLoop中执行。因为是在主线程中执行，所以应该只将用户界面更新等一些必须在主线程中执行的任务追加到Main Dispatch Queue中。

dispatch_queue_t dispatch_main_queue = dispatch_get_main_queue();

Global Dispatch Queue是所有应用程序都能使用的Concurrent Dispatch Queue。大多数情况下，可以不必通过dispatch_queue_create函数生成Concurrent Dispatch Queue，而是只要获取Global Dispatch Queue使用即可。Global Dispatch Queue有4个优先级，分别是：High、Default、Low、Background。

dispatch_queue_t  dispatch_global_queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

dispatch_group

    dispatch_queue_t dispatchQueue = dispatch_queue_create("ted.queue.next", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_group_t dispatchGroup = dispatch_group_create();
    dispatch_group_async(dispatchGroup, dispatchQueue, ^(){
        NSLog(@"dispatch-1");
    });
    dispatch_group_async(dispatchGroup, dispatchQueue, ^(){
        NSLog(@"dspatch-2");
    });
    dispatch_group_notify(dispatchGroup, dispatch_get_main_queue(), ^(){
        NSLog(@"end");
    });

上面的 log1 和log2输出顺序不定，因为是在并行队列上执行，当并行队列全部执行完成后，最后到main队列上执行一个操作，保证“end”是最后输出。另外，这里也可以不用创建自己的并行队列，用全局的global，那个也是个并行队列. dispatch_get_gloable_queue(0,0);

dispatch_barrier_async


    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("my.concurrent.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
        NSLog(@"dispatch-1");
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
        NSLog(@"dispatch-2");
    });
    dispatch_barrier_async(concurrentQueue, ^(){
        NSLog(@"dispatch-barrier"); 
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
        NSLog(@"dispatch-3");
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
        NSLog(@"dispatch-4");
    });

dispatch_barrier_async 作用是在并行队列中，等待前面两个操作并行操作完成，这里是并行输出
dispatch-1，dispatch-2
然后执行
dispatch_barrier_async中的操作，(现在就只会执行这一个操作)执行完成后，即输出
"dispatch-barrier，
最后该并行队列恢复原有执行状态，继续并行执行
dispatch-3,dispatch-4

dispatch_async 和dispatch_sync

GCD 确实好用，很强大，相比NSOpretion 无法提供取消任务的功能。

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"=================4");
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"=================5");
    });
    NSLog(@"=================6");
}

如此强大的工具用不好可能会出现线程死锁。如下代码：

dispatch_async(queue,block) async 异步队列，dispatch_async 函数会立即返回, block会在后台异步执行。
dispatch_sync(queue,block) sync 同步队列，dispatch_sync 函数不会立即返回，及阻塞当前线程,等待 block同步执行完成。

分析上面代码：
viewDidLoad 在主线程中，及在
dispatch_get_main_queue() 中，执行到sync 时向
dispatch_get_main_queue()插入同步 threed1.
sync 会等到后面block 执行完成才返回， sync 又再 dispatch_get_main_queue() 队列中，
它是串行队列，sync 是后加入的，前一个是主线程，
所以 sync 想执行 block 必须等待主线程执行完成，主线程等待 sync 返回，去执行后续内容。
照成死锁，sync 等待mainThread 执行完成， mianThread 等待sync 函数返回。

下面例子：


- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    
    NSLog(@"=================1");
    
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"=================2");

    });
    NSLog(@"=================3");

    
});

}

程序会完成执行，为什么不会出现死锁。
首先： async 在主线程中创建了一个异步线程加入全局并发队列，async 不会等待block 执行完成，立即返回，
1，async 立即返回， viewDidLoad 执行完毕，及主线程执行完毕。
2，同时，全局并发队列立即执行异步 block ，打印 1，当执行到 sync 它会等待 block 执行完成才返回，及等待
dispatch_get_main_queue() 队列中的 mianThread 执行完成，然后才开始调用block 。
因为1 和 2 几乎同时执行，因为2 在全局并发队列上， 2 中执行到sync 时 1 可能已经执行完成或等了一会，mainThread 很快退出， 2 等已执行后续内容。

如果阻塞了主线程，2 中的sync 就无法执行啦，mainThread 永远不会退出， sync 就永远等待着

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
      NSLog(@"=================1");
      dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
          NSLog(@"=================2");
      });
      NSLog(@"=================3"); 
    });
    NSLog(@"==========阻塞主线程");
    while (1) {
    }
    NSLog(@"========2==阻塞主线程");

}

dispatch_apply

dispathc_apply 是dispatch_sync 和dispatch_group的关联API.它以指定的次数将指定的Block加入到指定的队列中。并等待队列中操作全部完成.

NSArray *array = [NSArray arrayWithObjects:@"/Users/chentao/Desktop/copy_res/gelato.ds",
                      @"/Users/chentao/Desktop/copy_res/jason.ds",
                      @"/Users/chentao/Desktop/copy_res/jikejunyi.ds",
                      @"/Users/chentao/Desktop/copy_res/molly.ds",
                      @"/Users/chentao/Desktop/copy_res/zhangdachuan.ds",
                      nil];
    NSString *copyDes = @"/Users/chentao/Desktop/copy_des";
    NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(){
        dispatch_apply([array count], dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
            NSLog(@"copy-%ld", index);
            NSString *sourcePath = [array objectAtIndex:index];
            NSString *desPath = [NSString stringWithFormat:@"%@/%@", copyDes, [sourcePath lastPathComponent]];
            [fileManager copyItemAtPath:sourcePath toPath:desPath error:nil];
        });
        NSLog(@"done");
    });

dispatch_semaphore

dispatch_semaphore 信号量基于计数器的一种多线程同步机制。在多个线程访问共有资源时候，会因为多线程的特性而引发数据出错的问题。

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

    NSMutableArray *array = [NSMutableArrayarray];

    for (int index = 0; index < 100000; index++) {

        dispatch_async(queue, ^(){

            dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);//

            NSLog(@"addd :%d", index);

            [array addObject:[NSNumber numberWithInt:index]];

            dispatch_semaphore_signal(semaphore);

        });

    }

dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER); 如果semaphore计数大于等于1.计数－1，返回，程序继续运行。如果计数为0，则等待。这里设置的等待时间是一直等待。dispatch_semaphore_signal(semaphore);计数＋1.在这两句代码中间的执行代码，每次只会允许一个线程进入，这样就有效的保证了在多线程环境下，只能有一个线程进入。