Swift-GCD

本篇文章介紹的是在Swift3語言下的GCD應用操作，針對的目標讀者可以是沒有GCD基礎的初學者，也可以是對GCD有一定的瞭解但想更加全面的瞭解開發者。

一、GCD 介紹

• 背景

在 iOS 當中，蘋果提供了兩種方式進行多任務編程：Grand Central Dispatch (GCD) 和 NSOperationQueue。當我們需要把任務分配到不同的線程中，或者是非主隊列的其它隊列中時，這兩種方法都可以很好地滿足需求。選擇哪一種方法是很主觀的行為，但是本教程只關註前一種，即 GCD。不管使用哪一種方法，有一條規則必須要牢記：任何操作都不能堵塞主線程，必須使其用於界面響應以及用戶交互。所有的耗時操作或者對 CPU 需求大的任務都要在併發或者後臺隊列中執行。

GCD 是在 iOS 4 中推出的，它為併發、性能以及並行任務提供了很大的靈活性和選擇性。但是在 Swift 3 之前，它有一個很大的劣勢：由於它的編程風格很接近底層的 C，與 Swift 的編程風格差別很大， API 很難記，即使是在 Objective-C 當中使用也很不方便。這就是很多開發都避免使用 GCD 而選擇 NSOperationQueue 的主要原因。簡單地百度一下，你就能瞭解 GCD 曾經的語法是怎麼樣的。

Swift 3 中，這些都有了很大的變化。Swift 3 採用了全新的 Swift 語法風格改寫了 GCD，這讓開發都可以很輕鬆地上手。而這些變化讓我有了動力來寫這篇文章，這裡主要介紹了 Swift 3 當中 GCD 最基礎也最重要的知識。如果你曾經使用過舊語法風格的 GCD（即使只用過一點），那麼這裡介紹的新風格對你來說就是小菜一碟；如果你之前沒有使用過 GCD，那你就即將開啟一段編程的新篇章。

• GCD 概念

  • 隊列

  首先，GCD 中的核心詞是 dispatch queue。一個隊列實際上就是一系列的代碼塊，這些代碼可以在主線程或後臺線程中以同步或者非同步的方式執行。一旦隊列創建完成，操作系統就接管了這個隊列，並將其分配到任意一個核心中進行處理。不管有多少個隊列，它們都能被系統正確地管理，這些都不需要開發者進行手動管理。隊列遵循 FIFO 模式（先進先出），這意味著先進隊列的任務會先被執行（想像在櫃臺前排隊的隊伍，排在第一個的會首先被服務，排在最後的就會最後被服務）。

  • 任務

  接下來，另一個重要的概念就是 WorkItem（任務項）。一個任務項就是一個代碼塊，它可以隨同隊列的創建一起被創建，也可以被封裝起來，然後在之後的代碼中進行復用。正如你所想，任務項的代碼就是 dispatch queue 將會執行的代碼。隊列中的任務項也是遵循 FIFO 模式。這些執行可以是同步的，也可以是非同步的。對於同步的情況下，應用會一直堵塞當前線程，直到這段代碼執行完成。而當非同步執行的時候，應用先執行任務項，不等待執行結束，立即返回。我們會在後面的實例里看到它們的區別。

  • 串列、並行

  瞭解完上面兩個概念（隊列和任務項）之後，我們需要知道一個隊列可以是串列或並行的。在串列隊列中，一個任務項只有在前一個任務項完成後才能執行（除非它是第一個任務項），而在並行隊列中，所有的任務項都可以並行執行。

  在為主隊列添加任務時，無論何時都要加倍小心。這個隊列要隨時用於界面響應以及用戶交互。並且記住一點，所有與用戶界面相關的更新都必須在主線程執行。如果你嘗試在後臺線程更新 UI，系統並不保證這個更新何時會發生，大多數情況下，這會都用戶帶來不好的體驗。但是，所有發生在界面更新前的任務都可以在後臺線程執行。舉例來說，我們可以在從隊列，或者後臺隊列中下載圖片數據，然後在主線程中更新對應的 image view。

  • 全局隊列

  我們不一定需要每次都創建自己的隊列。系統維護的全局隊列可以用來執行任何我們想執行的任務。至於隊列在哪一個線程運行，iOS 維護了一個線程池，即一系列除主線程之外的線程，系統會從中挑選一至多條線程來使用（取決於你所創建的隊列的數據，以及隊列創建的方式）。哪一條線程會被使用，對於開發者來說是未知的，而是由系統根據當前的併發任務，處理器的負載等情況來進行“決定”。講真，除了系統，誰又想去處理上述的這些工作呢。

• 初步認識

  • 創建一個個隊列

  // 創建了一個標簽是”queue0“、執行優先順序為.default的並行隊列
  let queue0 = DispatchQueue(label: "queue0", qos: .default, attributes: .concurrent)
  // 屬性解釋：
  // label:隊列標簽
  // qos:設置隊列的優先順序
  // attributes:隊列形式：預設串列，設置為.concurrent代表是並行隊列
  // 這個初始化方法中還有兩個參數，但我們極少使用這裡就不多介紹
  創建一個簡單的串列隊列（不設置優先順序）
  let queue1 = DispatchQueue(label: "queue1")

  • 創建一個有優先順序的串列隊列

  let queue2 = DispatchQueue(label: "queue2", qos: .background)

  • 創建一個並行隊列

  // 未設優先順序
  let queue3 = DispatchQueue(label: "queue3", attributes: .concurrent)
  // 設置了優先順序
  let queue4 = DispatchQueue(label: "queue4", qos: .background,attributes: .concurrent)

  • 系統的全局隊列

  // 系統的全局隊列
  let queue5 = DispatchQueue.global()
  let queue6 = DispatchQueue.global(qos: .default)

  • 系統的主隊列

  // 系統主隊列：切記這主要用來操作UI頁面相關信息，不要隨便添加耗時任務進來
  let main = DispatchQueue.main

GCD 串列

• 串列同步任務

override func viewDidAppear(_ animated: Bool) {
   super.viewDidAppear(animated)
   
   queueExample()
}
    
func queueExample() {
   
   // 串列隊列
   let queue1 = DispatchQueue.global()
   
   // 同步任務
   // 任務1
   queue1.sync {
       for i in 1...10 {
           print("