1. GCD 簡介 Grand Central Dispatch(GCD)是非同步執行任務的技術之一。一般將應用程式中記述的線程管理用的代碼在系統級中實現。開發者只需要定義想執行的任務並追加到適當的Dispatch Queue中,GCD就能生成必要的線程並計劃執行任務。由於線程管理是作為系統的一部分來 ...
1. GCD 簡介
Grand Central Dispatch(GCD)是非同步執行任務的技術之一。一般將應用程式中記述的線程管理用的代碼在系統級中實現。開發者只需要定義想執行的任務並追加到適當的Dispatch Queue中,GCD就能生成必要的線程並計劃執行任務。由於線程管理是作為系統的一部分來實現的,因此可統一管理,也可執行任務,這樣就比以前的線程更有效率。
為什麼要用 GCD 呢?
因為 GCD 有很多好處啊,具體如下:
- GCD 可用於多核的並行運算
- GCD 會自動利用更多的 CPU 內核(比如雙核、四核)
- GCD 會自動管理線程的生命周期(創建線程、調度任務、銷毀線程)
- 程式員只需要告訴 GCD 想要執行什麼任務,不需要編寫任何線程管理代碼
既然 GCD 有這麼多的好處,那麼下麵我們就來系統的學習一下 GCD 的使用方法。
2. GCD 任務和隊列
學習 GCD 之前,先來瞭解 GCD 中兩個核心概念:任務和隊列。
任務:就是執行操作的意思,換句話說就是你線上程中執行的那段代碼。在 GCD 中是放在 block 中的。執行任務有兩種方式:同步執行(sync)和非同步執行(async)。兩者的主要區別是:是否等待隊列的任務執行結束,以及是否具備開啟新線程的能力。
- 同步執行(sync):
- 同步添加任務到指定的隊列中,在添加的任務執行結束之前,會一直等待,直到隊列裡面的任務完成之後再繼續執行。
- 只能在當前線程中執行任務,不具備開啟新線程的能力。
- 非同步執行(async):
- 非同步添加任務到指定的隊列中,它不會做任何等待,可以繼續執行任務。
- 可以在新的線程中執行任務,具備開啟新線程的能力。
舉個簡單例子:你要打電話給小明和小白。
同步執行就是,你打電話給小明的時候,不能同時打給小白,等到給小明打完了,才能打給小白(等待任務執行結束)。而且只能用當前的電話(不具備開啟新線程的能力)。
而非同步執行就是,你打電話給小明的時候,不等和小明通話結束,還能直接給小白打電話,不用等著和小明通話結束再打(不用等待任務執行結束)。除了當前電話,你還可以使用其他所能使用的電話(具備開啟新線程的能力)。
註意:非同步執行(async)雖然具有開啟新線程的能力,但是並不一定開啟新線程。這跟任務所指定的隊列類型有關(下麵會講)。
隊列(Dispatch Queue):這裡的隊列指執行任務的等待隊列,即用來存放任務的隊列。隊列是一種特殊的線性表,採用 FIFO(先進先出)的原則,即新任務總是被插入到隊列的末尾,而讀取任務的時候總是從隊列的頭部開始讀取。每讀取一個任務,則從隊列中釋放一個任務。隊列的結構可參考下圖:
隊列(Dispatch Queue).png
在 GCD 中有兩種隊列:串列隊列和併發隊列。兩者都符合 FIFO(先進先出)的原則。兩者的主要區別是:執行順序不同,以及開啟線程數不同。
- 串列隊列(Serial Dispatch Queue):
- 每次只有一個任務被執行。讓任務一個接著一個地執行。(只開啟一個線程,一個任務執行完畢後,再執行下一個任務)
- 併發隊列(Concurrent Dispatch Queue):
- 可以讓多個任務併發(同時)執行。(可以開啟多個線程,並且同時執行任務)
註意:併發隊列的併發功能只有在非同步(dispatch_async)函數下才有效
兩者具體區別如下兩圖所示。
串列隊列.png 併發隊列.png3. GCD 的使用步驟
GCD 的使用步驟其實很簡單,只有兩步。
- 創建一個隊列(串列隊列或併發隊列)
- 將任務追加到任務的等待隊列中,然後系統就會根據任務類型執行任務(同步執行或非同步執行)
下邊來看看隊列的創建方法/獲取方法,以及任務的創建方法。
3.1 隊列的創建方法/獲取方法
- 可以使用
dispatch_queue_create
來創建隊列,需要傳入兩個參數,第一個參數表示隊列的唯一標識符,用於 DEBUG,可為空,Dispatch Queue 的名稱推薦使用應用程式 ID 這種逆序全程功能變數名稱;第二個參數用來識別是串列隊列還是併發隊列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL
表示串列隊列,DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
表示併發隊列。
// 串列隊列的創建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 併發隊列的創建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
- 對於串列隊列,GCD 提供了的一種特殊的串列隊列:主隊列(Main Dispatch Queue)。
- 所有放在主隊列中的任務,都會放到主線程中執行。
- 可使用
dispatch_get_main_queue()
獲得主隊列。
// 主隊列的獲取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
- 對於併發隊列,GCD 預設提供了全局併發隊列(Global Dispatch Queue)。
- 可以使用
dispatch_get_global_queue
來獲取。需要傳入兩個參數。第一個參數表示隊列優先順序,一般用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
。第二個參數暫時沒用,用0
即可。
- 可以使用
// 全局併發隊列的獲取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
3.2 任務的創建方法
GCD 提供了同步執行任務的創建方法dispatch_sync
和非同步執行任務創建方法dispatch_async
。
// 同步執行任務創建方法
dispatch_sync(queue, ^{
// 這裡放同步執行任務代碼
});
// 非同步執行任務創建方法
dispatch_async(queue, ^{
// 這裡放非同步執行任務代碼
});
雖然使用 GCD 只需兩步,但是既然我們有兩種隊列(串列隊列/併發隊列),兩種任務執行方式(同步執行/非同步執行),那麼我們就有了四種不同的組合方式。這四種不同的組合方式是:
- 同步執行 + 併發隊列
- 非同步執行 + 併發隊列
- 同步執行 + 串列隊列
- 非同步執行 + 串列隊列
實際上,剛纔還說了兩種特殊隊列:全局併發隊列、主隊列。全局併發隊列可以作為普通併發隊列來使用。但是主隊列因為有點特殊,所以我們就又多了兩種組合方式。這樣就有六種不同的組合方式了。
- 同步執行 + 主隊列
- 非同步執行 + 主隊列
那麼這幾種不同組合方式各有什麼區別呢,這裡為了方便,先上結果,再來講解。你可以直接查看表格結果,然後跳過 4. GCD的基本使用。
區別 | 併發隊列 | 串列隊列 | 主隊列 |
---|---|---|---|
同步(sync) | 沒有開啟新線程,串列執行任務 | 沒有開啟新線程,串列執行任務 | 主線程調用:死鎖卡住不執行 其他線程調用:沒有開啟新線程,串列執行任務 |
非同步(async) | 有開啟新線程,併發執行任務 | 有開啟新線程(1條),串列執行任務 | 沒有開啟新線程,串列執行任務 |
下邊我們來分別講講這幾種不同的組合方式的使用方法。
4. GCD 的基本使用
先來講講併發隊列的兩種執行方式。
4.1 同步執行 + 併發隊列
- 在當前線程中執行任務,不會開啟新線程,執行完一個任務,再執行下一個任務。
/**
* 同步執行 + 併發隊列
* 特點:在當前線程中執行任務,不會開啟新線程,執行完一個任務,再執行下一個任務。
*/
- (void)syncConcurrent {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"syncConcurrent---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
NSLog(@"syncConcurrent---end");
}
輸出結果:
2018-02-23 20:34:55.095932+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] currentThread---<NSThread: 0x60400006bbc0>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:34:55.096086+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] syncConcurrent---begin
2018-02-23 20:34:57.097589+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] 1---<NSThread: 0x60400006bbc0>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:34:59.099100+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] 1---<NSThread: 0x60400006bbc0>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:35:01.099843+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] 2---<NSThread: 0x60400006bbc0>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:35:03.101171+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] 2---<NSThread: 0x60400006bbc0>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:35:05.101750+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] 3---<NSThread: 0x60400006bbc0>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:35:07.102414+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] 3---<NSThread: 0x60400006bbc0>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:35:07.102575+0800 YSC-GCD-demo[19892:4996930] syncConcurrent---end
從同步執行 + 併發隊列
中可看到:
- 所有任務都是在當前線程(主線程)中執行的,沒有開啟新的線程(
同步執行
不具備開啟新線程的能力)。 - 所有任務都在列印的
syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之間執行的(同步任務
需要等待隊列的任務執行結束)。 - 任務按順序執行的。按順序執行的原因:雖然
併發隊列
可以開啟多個線程,並且同時執行多個任務。但是因為本身不能創建新線程,只有當前線程這一個線程(同步任務
不具備開啟新線程的能力),所以也就不存在併發。而且當前線程只有等待當前隊列中正在執行的任務執行完畢之後,才能繼續接著執行下麵的操作(同步任務
需要等待隊列的任務執行結束)。所以任務只能一個接一個按順序執行,不能同時被執行。
4.2 非同步執行 + 併發隊列
- 可以開啟多個線程,任務交替(同時)執行。
/**
* 非同步執行 + 併發隊列
* 特點:可以開啟多個線程,任務交替(同時)執行。
*/
- (void)asyncConcurrent {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"asyncConcurrent---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
NSLog(@"asyncConcurrent---end");
}
輸出結果:
2018-02-23 20:36:41.769269+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005237] currentThread---<NSThread: 0x604000062d80>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:36:41.769496+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005237] asyncConcurrent---begin
2018-02-23 20:36:41.769725+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005237] asyncConcurrent---end
2018-02-23 20:36:43.774442+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005566] 2---<NSThread: 0x604000266f00>{number = 5, name = (null)}
2018-02-23 20:36:43.774440+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005567] 3---<NSThread: 0x60000026f200>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 20:36:43.774440+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005565] 1---<NSThread: 0x600000264800>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:36:45.779286+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005567] 3---<NSThread: 0x60000026f200>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 20:36:45.779302+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005565] 1---<NSThread: 0x600000264800>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:36:45.779286+0800 YSC-GCD-demo[19929:5005566] 2---<NSThread: 0x604000266f00>{number = 5, name = (null)}
在非同步執行 + 併發隊列
中可以看出:
- 除了當前線程(主線程),系統又開啟了3個線程,並且任務是交替/同時執行的。(
非同步執行
具備開啟新線程的能力。且併發隊列
可開啟多個線程,同時執行多個任務)。 - 所有任務是在列印的
syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之後才執行的。說明當前線程沒有等待,而是直接開啟了新線程,在新線程中執行任務(非同步執行
不做等待,可以繼續執行任務)。
接下來再來講講串列隊列的兩種執行方式。
4.3 同步執行 + 串列隊列
- 不會開啟新線程,在當前線程執行任務。任務是串列的,執行完一個任務,再執行下一個任務。
/**
* 同步執行 + 串列隊列
* 特點:不會開啟新線程,在當前線程執行任務。任務是串列的,執行完一個任務,再執行下一個任務。
*/
- (void)syncSerial {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"syncSerial---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
NSLog(@"syncSerial---end");
}
輸出結果為:
2018-02-23 20:39:37.876811+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] currentThread---<NSThread: 0x604000079400>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:39:37.876998+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] syncSerial---begin
2018-02-23 20:39:39.878316+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] 1---<NSThread: 0x604000079400>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:39:41.879829+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] 1---<NSThread: 0x604000079400>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:39:43.880660+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] 2---<NSThread: 0x604000079400>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:39:45.881265+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] 2---<NSThread: 0x604000079400>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:39:47.882257+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] 3---<NSThread: 0x604000079400>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:39:49.883008+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] 3---<NSThread: 0x604000079400>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:39:49.883253+0800 YSC-GCD-demo[19975:5017162] syncSerial---end
在同步執行 + 串列隊列
可以看到:
- 所有任務都是在當前線程(主線程)中執行的,並沒有開啟新的線程(
同步執行
不具備開啟新線程的能力)。 - 所有任務都在列印的
syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之間執行(同步任務
需要等待隊列的任務執行結束)。 - 任務是按順序執行的(
串列隊列
每次只有一個任務被執行,任務一個接一個按順序執行)。
4.4 非同步執行 + 串列隊列
- 會開啟新線程,但是因為任務是串列的,執行完一個任務,再執行下一個任務
/**
* 非同步執行 + 串列隊列
* 特點:會開啟新線程,但是因為任務是串列的,執行完一個任務,再執行下一個任務。
*/
- (void)asyncSerial {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"asyncSerial---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
NSLog(@"asyncSerial---end");
}
輸出結果為:
2018-02-23 20:41:17.029999+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024757] currentThread---<NSThread: 0x604000070440>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:41:17.030212+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024757] asyncSerial---begin
2018-02-23 20:41:17.030364+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024757] asyncSerial---end
2018-02-23 20:41:19.035379+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024950] 1---<NSThread: 0x60000026e100>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:41:21.037140+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024950] 1---<NSThread: 0x60000026e100>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:41:23.042220+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024950] 2---<NSThread: 0x60000026e100>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:41:25.042971+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024950] 2---<NSThread: 0x60000026e100>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:41:27.047690+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024950] 3---<NSThread: 0x60000026e100>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:41:29.052327+0800 YSC-GCD-demo[20008:5024950] 3---<NSThread: 0x60000026e100>{number = 3, name = (null)}
在非同步執行 + 串列隊列
可以看到:
- 開啟了一條新線程(
非同步執行
具備開啟新線程的能力,串列隊列
只開啟一個線程)。 - 所有任務是在列印的
syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之後才開始執行的(非同步執行
不會做任何等待,可以繼續執行任務)。 - 任務是按順序執行的(
串列隊列
每次只有一個任務被執行,任務一個接一個按順序執行)。
下邊講講剛纔我們提到過的特殊隊列:主隊列。
- 主隊列:GCD自帶的一種特殊的串列隊列
- 所有放在主隊列中的任務,都會放到主線程中執行
- 可使用
dispatch_get_main_queue()
獲得主隊列
我們再來看看主隊列的兩種組合方式。
4.5 同步執行 + 主隊列
同步執行 + 主隊列
在不同線程中調用結果也是不一樣,在主線程中調用會出現死鎖,而在其他線程中則不會。
4.5.1 在主線程中調用同步執行 + 主隊列
- 互相等待卡住不可行
/**
* 同步執行 + 主隊列
* 特點(主線程調用):互等卡主不執行。
* 特點(其他線程調用):不會開啟新線程,執行完一個任務,再執行下一個任務。
*/
- (void)syncMain {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"syncMain---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
// 追加任務3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
NSLog(@"syncMain---end");
}
輸出結果
2018-02-23 20:42:36.842892+0800 YSC-GCD-demo[20041:5030982] currentThread---<NSThread: 0x600000078a00>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:42:36.843050+0800 YSC-GCD-demo[20041:5030982] syncMain---begin
(lldb)
在同步執行 + 主隊列
可以驚奇的發現:
- 在主線程中使用
同步執行 + 主隊列
,追加到主線程的任務1、任務2、任務3都不再執行了,而且syncMain---end
也沒有列印,在XCode 9上還會報崩潰。這是為什麼呢?
這是因為我們在主線程中執行syncMain
方法,相當於把syncMain
任務放到了主線程的隊列中。而同步執行
會等待當前隊列中的任務執行完畢,才會接著執行。那麼當我們把任務1
追加到主隊列中,任務1
就在等待主線程處理完syncMain
任務。而syncMain
任務需要等待任務1
執行完畢,才能接著執行。
那麼,現在的情況就是syncMain
任務和任務1
都在等對方執行完畢。這樣大家互相等待,所以就卡住了,所以我們的任務執行不了,而且syncMain---end
也沒有列印。
要是如果不在主線程中調用,而在其他線程中調用會如何呢?
4.5.2 在其他線程中調用同步執行 + 主隊列
- 不會開啟新線程,執行完一個任務,再執行下一個任務
// 使用 NSThread 的 detachNewThreadSelector 方法會創建線程,並自動啟動線程執行
selector 任務
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(syncMain) toTarget:self withObject:nil];
輸出結果:
2018-02-23 20:44:19.377321+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040347] currentThread---<NSThread: 0x600000272fc0>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:44:19.377494+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040347] syncMain---begin
2018-02-23 20:44:21.384716+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040132] 1---<NSThread: 0x60000006c900>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:44:23.386091+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040132] 1---<NSThread: 0x60000006c900>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:44:25.387687+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040132] 2---<NSThread: 0x60000006c900>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:44:27.388648+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040132] 2---<NSThread: 0x60000006c900>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:44:29.390459+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040132] 3---<NSThread: 0x60000006c900>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:44:31.391965+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040132] 3---<NSThread: 0x60000006c900>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:44:31.392513+0800 YSC-GCD-demo[20083:5040347] syncMain---end
在其他線程中使用同步執行 + 主隊列
可看到:
- 所有任務都是在主線程(非當前線程)中執行的,沒有開啟新的線程(所有放在
主隊列
中的任務,都會放到主線程中執行)。 - 所有任務都在列印的
syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之間執行(同步任務
需要等待隊列的任務執行結束)。 - 任務是按順序執行的(主隊列是
串列隊列
,每次只有一個任務被執行,任務一個接一個按順序執行)。
為什麼現在就不會卡住了呢?
因為syncMain 任務
放到了其他線程里,而任務1
、任務2
、任務3
都在追加到主隊列中,這三個任務都會在主線程中執行。syncMain 任務
在其他線程中執行到追加任務1
到主隊列中,因為主隊列現在沒有正在執行的任務,所以,會直接執行主隊列的任務1
,等任務1
執行完畢,再接著執行任務2
、任務3
。所以這裡不會卡住線程。
4.6 非同步執行 + 主隊列
- 只在主線程中執行任務,執行完一個任務,再執行下一個任務。
/**
* 非同步執行 + 主隊列
* 特點:只在主線程中執行任務,執行完一個任務,再執行下一個任務
*/
- (void)asyncMain {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"asyncMain---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
NSLog(@"asyncMain---end");
}
輸出結果:
2018-02-23 20:45:49.981505+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] currentThread---<NSThread: 0x60000006d440>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:45:49.981935+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] asyncMain---begin
2018-02-23 20:45:49.982352+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] asyncMain---end
2018-02-23 20:45:51.991096+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] 1---<NSThread: 0x60000006d440>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:45:53.991959+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] 1---<NSThread: 0x60000006d440>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:45:55.992937+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] 2---<NSThread: 0x60000006d440>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:45:57.993649+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] 2---<NSThread: 0x60000006d440>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:45:59.994928+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] 3---<NSThread: 0x60000006d440>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:46:01.995589+0800 YSC-GCD-demo[20111:5046708] 3---<NSThread: 0x60000006d440>{number = 1, name = main}
在非同步執行 + 主隊列
可以看到:
- 所有任務都是在當前線程(主線程)中執行的,並沒有開啟新的線程(雖然
非同步執行
具備開啟線程的能力,但因為是主隊列,所以所有任務都在主線程中)。 - 所有任務是在列印的syncConcurrent---begin和syncConcurrent---end之後才開始執行的(非同步執行不會做任何等待,可以繼續執行任務)。
- 任務是按順序執行的(因為主隊列是
串列隊列
,每次只有一個任務被執行,任務一個接一個按順序執行)。
弄懂了難理解、繞來繞去的隊列+任務之後,我們來學習一個簡單的東西:5. GCD 線程間的通信。
5. GCD 線程間的通信
在iOS開發過程中,我們一般在主線程裡邊進行UI刷新,例如:點擊、滾動、拖拽等事件。我們通常把一些耗時的操作放在其他線程,比如說圖片下載、文件上傳等耗時操作。而當我們有時候在其他線程完成了耗時操作時,需要回到主線程,那麼就用到了線程之間的通訊。
/**
* 線程間通信
*/
- (void)communication {
// 獲取全局併發隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 獲取主隊列
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(queue, ^{
// 非同步追加任務
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
// 回到主線程
dispatch_async(mainQueue, ^{
// 追加在主線程中執行的任務
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
});
});
}
輸出結果:
2018-02-23 20:47:03.462394+0800 YSC-GCD-demo[20154:5053282] 1---<NSThread: 0x600000271940>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:47:05.465912+0800 YSC-GCD-demo[20154:5053282] 1---<NSThread: 0x600000271940>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:47:07.466657+0800 YSC-GCD-demo[20154:5052953] 2---<NSThread: 0x60000007bf80>{number = 1, name = main}
- 可以看到在其他線程中先執行任務,執行完了之後回到主線程執行主線程的相應操作。
6. GCD 的其他方法
6.1 GCD 柵欄方法:dispatch_barrier_async
- 我們有時需要非同步執行兩組操作,而且第一組操作執行完之後,才能開始執行第二組操作。這樣我們就需要一個相當於
柵欄
一樣的一個方法將兩組非同步執行的操作組給分割起來,當然這裡的操作組裡可以包含一個或多個任務。這就需要用到dispatch_barrier_async
方法在兩個操作組間形成柵欄。dispatch_barrier_async
函數會等待前邊追加到併發隊列中的任務全部執行完畢之後,再將指定的任務追加到該非同步隊列中。然後在dispatch_barrier_async
函數追加的任務執行完畢之後,非同步隊列才恢復為一般動作,接著追加任務到該非同步隊列並開始執行。具體如下圖所示:
dispatch_barrier_async.png
/**
* 柵欄方法 dispatch_barrier_async
*/
- (void)barrier {
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_barrier_async(queue, ^{
// 追加任務 barrier
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"barrier---%@",[NSThread currentThread]);// 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務3
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_async(queue, ^{
// 追加任務4
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"4---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
}
輸出結果:
2018-02-23 20:48:18.297745+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059274] 1---<NSThread: 0x600000079d80>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 20:48:18.297745+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059273] 2---<NSThread: 0x600000079e00>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:48:20.301139+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059274] 1---<NSThread: 0x600000079d80>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 20:48:20.301139+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059273] 2---<NSThread: 0x600000079e00>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:48:22.306290+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059274] barrier---<NSThread: 0x600000079d80>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 20:48:24.311655+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059274] barrier---<NSThread: 0x600000079d80>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 20:48:26.316943+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059273] 4---<NSThread: 0x600000079e00>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:48:26.316956+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059274] 3---<NSThread: 0x600000079d80>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 20:48:28.320660+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059273] 4---<NSThread: 0x600000079e00>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 20:48:28.320649+0800 YSC-GCD-demo[20188:5059274] 3---<NSThread: 0x600000079d80>{number = 4, name = (null)}
在dispatch_barrier_async
執行結果中可以看出:
- 在執行完柵欄前面的操作之後,才執行柵欄操作,最後再執行柵欄後邊的操作。
6.2 GCD 延時執行方法:dispatch_after
我們經常會遇到這樣的需求:在指定時間(例如3秒)之後執行某個任務。可以用 GCD 的dispatch_after
函數來實現。
需要註意的是:dispatch_after
函數並不是在指定時間之後才開始執行處理,而是在指定時間之後將任務追加到主隊列中。嚴格來說,這個時間並不是絕對準確的,但想要大致延遲執行任務,dispatch_after
函數是很有效的。
/**
* 延時執行方法 dispatch_after
*/
- (void)after {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"asyncMain---begin");
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
// 2.0秒後非同步追加任務代碼到主隊列,並開始執行
NSLog(@"after---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
});
}
輸出結果:
2018-02-23 20:53:08.713784+0800 YSC-GCD-demo[20282:5080295] currentThread---<NSThread: 0x60000006ee00>{number = 1, name = main}
2018-02-23 20:53:08.713962+0800 YSC-GCD-demo[20282:5080295] asyncMain---begin
2018-02-23 20:53:10.714283+0800 YSC-GCD-demo[20282:5080295] after---<NSThread: 0x60000006ee00>{number = 1, name = main}
可以看出:在列印 asyncMain---begin
之後大約 2.0 秒的時間,列印了 after---<NSThread: 0x60000006ee00>{number = 1, name = main}
6.3 GCD 一次性代碼(只執行一次):dispatch_once
- 我們在創建單例、或者有整個程式運行過程中只執行一次的代碼時,我們就用到了 GCD 的
dispatch_once
函數。使用dispatch_once
函數能保證某段代碼在程式運行過程中只被執行1次,並且即使在多線程的環境下,dispatch_once
也可以保證線程安全。
/**
* 一次性代碼(只執行一次)dispatch_once
*/
- (void)once {
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
// 只執行1次的代碼(這裡面預設是線程安全的)
});
}
6.4 GCD 快速迭代方法:dispatch_apply
- 通常我們會用 for 迴圈遍歷,但是 GCD 給我們提供了快速迭代的函數
dispatch_apply
。dispatch_apply
按照指定的次數將指定的任務追加到指定的隊列中,並等待全部隊列執行結束。
如果是在串列隊列中使用 dispatch_apply
,那麼就和 for 迴圈一樣,按順序同步執行。可這樣就體現不出快速迭代的意義了。
我們可以利用併發隊列進行非同步執行。比如說遍歷 0~5 這6個數字,for 迴圈的做法是每次取出一個元素,逐個遍歷。dispatch_apply
可以 在多個線程中同時(非同步)遍歷多個數字。
還有一點,無論是在串列隊列,還是非同步隊列中,dispatch_apply 都會等待全部任務執行完畢,這點就像是同步操作,也像是隊列組中的 dispatch_group_wait
方法。
/**
* 快速迭代方法 dispatch_apply
*/
- (void)apply {
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"apply---begin");
dispatch_apply(6, queue, ^(size_t index) {
NSLog(@"%zd---%@",index, [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"apply---end");
}
輸出結果:
2018-02-23 22:03:18.475499+0800 YSC-GCD-demo[20470:5176805] apply---begin
2018-02-23 22:03:18.476672+0800 YSC-GCD-demo[20470:5177035] 1---<NSThread: 0x60000027b8c0>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 22:03:18.476693+0800 YSC-GCD-demo[20470:5176805] 0---<NSThread: 0x604000070640>{number = 1, name = main}
2018-02-23 22:03:18.476704+0800 YSC-GCD-demo[20470:5177037] 2---<NSThread: 0x604000276800>{number = 4, name = (null)}
2018-02-23 22:03:18.476735+0800 YSC-GCD-demo[20470:5177036] 3---<NSThread: 0x60000027b800>{number = 5, name = (null)}
2018-02-23 22:03:18.476867+0800 YSC-GCD-demo[20470:5177035] 4---<NSThread: 0x60000027b8c0>{number = 3, name = (null)}
2018-02-23 22:03:18.476867+0800 YSC-GCD-demo[20470:5176805] 5---<NSThread: 0x604000070640>{number = 1, name = main}
2018-02-23 22:03:18.477038+0800 YSC-GCD-demo[20470:5176805] apply---end
因為是在併發隊列中非同步執行任務,所以各個任務的執行時間長短不定,最後結束順序也不定。但是apply---end
一定在最後執行。這是因為dispatch_apply
函數會等待全部任務執行完畢。
6.5 GCD 隊列組:dispatch_group
有時候我們會有這樣的需求:分別非同步執行2個耗時任務,然後當2個耗時任務都執行完畢後再回到主線程執行任務。這時候我們可以用到 GCD 的隊列組。
- 調用隊列組的
dispatch_group_async
先把任務放到隊列中,然後將隊列放入隊列組中。或者使用隊列組的dispatch_group_enter、dispatch_group_leave
組合 來實現dispatch_group_async
。 - 調用隊列組的
dispatch_group_notify
回到指定線程執行任務。或者使用dispatch_group_wait
回到當前線程繼續向下執行(會阻塞當前線程)。
6.5.1 dispatch_group_notify
- 監聽 group 中任務的完成狀態,當所有的任務都執行完成後,追加任務到 group 中,並執行任務。
/**
* 隊列組 dispatch_group_notify
*/
- (void)groupNotify {
NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
NSLog(@"group---begin");
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 追加任務1
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 追加任務2
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的非同步任務1、任務2都執行完畢後,回到主線程執行下邊任務
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
[NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模擬耗時操作
NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 列印當前線程
}
NSLog(@"group---end");
});
}