iOS多線程開發之離不開的GCD（上篇）

来源:http://www.cnblogs.com/beckwang0912/archive/2017/07/02/7100201.html
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一、GCD基本概念 GCD 全稱Grand Central Dispatch(大中樞隊列調度)，是一套低層API,提供了⼀種新的方法來進⾏併發程式編寫。從基本功能上講，GCD有點像NSOperationQueue，他們都允許程式將任務切分為多個單一任務，然後提交⾄⼯作隊列來併發的或者串⾏的執行。GC ...


一、GCD基本概念

     GCD 全稱Grand Central Dispatch(大中樞隊列調度)，是一套低層API,提供了⼀種新的方法來進⾏併發程式編寫。從基本功能上講，GCD有點像NSOperationQueue，他們都允許程式將任務切分為多個單一任務，然後提交⾄⼯作隊列來併發的或者串⾏的執行。GCD是C實現，⽐NSOpertionQueue更底層更高效，並且它不是Cocoa框架的一部分 併發任務會像NSOperationQueue那樣基於系統負載來合適地併發進⾏，而串⾏行隊列同一時間只執行單一任務，GCD的API很大程度上基於block。

    GCD併發編程的主要好處歸納

  • 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

二、GCD如何實現

     GCD主要由隊列和任務兩部分來實現，蘋果官方對GCD是這樣說明的：開發者要做的只是定義想執行的任務並追加到適當的Dispatch Queue中。Dispatch Queue是執行處理的等待隊列，我們可以通過dispatch_async等API，在block語法中記述想要執行的處理並將其追加到Dispatch Queue中，Dispatch Queue是按照追加的順序進行處理（先進先出FIFO）。

     多線程執行過程就是把任務放在隊列中去執行的過程。那麼在這裡我們首先回顧一下基本概念：

   （一）進程／線程、任務／隊列

     

 

       

 

 

 

 

 

 

 

   （二）同步/非同步、併發／並行

    併發不一定等於並行

 （三）非同步/同步任務 & 並行/串列隊列的特點

  

     綜上所述，iOS多線程編程使用GCD的最優原則是能不在阻礙主線程（又叫作UI線程）的情況下，開啟新的線程（子線程）去處理耗時的操作，以便有效提高程式的執行效率和資源利用率，但是同時開啟多個子線程也會引發許多其他的問題，如資源競爭、死鎖、記憶體損耗等，所以要註意，這篇文章只是介紹GCD的使用，因此可能產生的問題我將會在這個系列後續篇章做介紹。

     GCD併發編程產生的作用歸納（考慮線程安全，不死鎖的情況下效果）：

  • 能開啟新的線程（子線程）

  • 多個任務可以同時進行

  • 不會阻塞主線程（又叫作UI線程）影響UI事件

 

三、GCD如何使用

    開發者要做的只是定義想執行的任務並追加到適當的隊列（Dispatch Queue）中   

    1、創建隊列（Dispatch Queue）

    第一種：通過GCD的API的dispatch_queue_create函數生成Dispatch Queue

// 創建串列隊列
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

// 創建併發隊列
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

 

    另外需要註意的點是：雖然有ARC編譯器自動管理記憶體這一優秀技術，但生成的Dispatch Queue必須由程式員主動釋放。

// 釋放
dispatch_release(exampleSerialDispatchQueue) 

// 持有
dispatch_retain(exampleSerialDispatchQueue)

 

    第二種：直接使用系統提供的標準Dispatch Queue ：Main Dispatch Queue和Global Dispatch Queue

  （1）Main Dispatch Queue：主線程中執行的Dispatch Queue，也就是Serial Dispatch Queue（串列隊列），可以通過dispatch_get_main_queue()來獲取。       

dispatch_queue_t   mainDispatchQueue = dispath_get_main_queue();

    (2)  Global Dispatch Queue: 全局併發隊列（Concurrent Dispatch Queue），GCD預設提供了全局的併發隊列，可以通過dispatch_get_global_queue()獲取。

// 高優先順序
dispatch_queue_t globalDispatchQueueHigh = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH,0)  

// 預設優先順序
dispatch_queue_t globalDispatchQueueDefault = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0) 

// 低優先順序
dispatch_queue_t globalDispatchQueueLow = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW,0)  

// 後臺優先順序
dispatch_queue_t globalDispatchQueueBackgroud = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_GACKGROUND,0)

 

    2、創建任務

// 同步執行任務創建方法
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);    // 這裡放任務代碼
});

// 非同步執行任務創建方法
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);    // 這裡放任務代碼
});

 

四、隊列任務組合 

根據（二）中描述，GCD由隊列和任務兩部分組成，隊列分為串列隊列、並行隊列、主隊列，任務可分為同步和非同步任務，這樣可將隊列與任務組合如下：

 

1、並行隊列 & 非同步執行

- (void) asyncConcurrentTask
{
    NSLog(@"asyncConcurrentTask---start");

    dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task1------%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task2------%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task3------%@",[NSThread currentThread]);
    });

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

 列印結果：

2017-07-02 11:13:10.963 Test[6266:2853210] asyncConcurrentTask---start
2017-07-02 11:13:10.963 Test[6266:2853210] asyncConcurrentTask---end
2017-07-02 11:13:10.963 Test[6266:2854044] Task3------<NSThread: 0x60800007cdc0>{number = 5, name = (null)}
2017-07-02 11:13:10.963 Test[6266:2854059] Task2------<NSThread: 0x60800007d1c0>{number = 4, name = (null)}
2017-07-02 11:13:10.963 Test[6266:2854041] Task1------<NSThread: 0x600000074e80>{number = 3, name = (null)}

  結論：

   (1) 開啟了新線程

   (2) 任務之間不需要排隊，且具有同時被執行的權利

 

2、並行隊列 & 同步執行

- (void)syncConcurrentTask
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.beck.wang.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
 
   NSLog(@"syncConcurrentTask---start---");
    
   dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
    });

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

 列印結果：

2017-07-02 11:25:04.725 Test[6385:2940867] syncConcurrentTask---start---
2017-07-02 11:25:04.725 Test[6385:2940867] Task1---<NSThread: 0x608000067540>{number = 1, name = main}
2017-07-02 11:25:04.726 Test[6385:2940867] Task2---<NSThread: 0x608000067540>{number = 1, name = main}
2017-07-02 11:25:04.726 Test[6385:2940867] Task3---<NSThread: 0x608000067540>{number = 1, name = main}
2017-07-02 11:25:04.726 Test[6385:2940867] syncConcurrentTask---end---

  結論：

   (1) 不開啟了新線程

   (2) 任務之間需要排隊，按照追加順序執行

 

3、串列隊列 & 非同步執行

- (void)asyncSerialTask
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
 
    NSLog(@"asyncSerialTask---start---");

    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"asyncSerialTask---end---");
}

 列印結果：

2017-07-02 11:36:27.068 Test[6557:3008079] asyncSerialTask---start---
2017-07-02 11:36:27.068 Test[6557:3008079] asyncSerialTask---end---
2017-07-02 11:36:27.068 Test[6557:3008342] Task1---<NSThread: 0x600000071e00>{number = 3, name = (null)}
2017-07-02 11:36:27.069 Test[6557:3008342] Task2---<NSThread: 0x600000071e00>{number = 3, name = (null)}
2017-07-02 11:36:27.069 Test[6557:3008342] Task3---<NSThread: 0x600000071e00>{number = 3, name = (null)}

 結論：

   (1) 開啟了新線程

   (2) 任務之間需要排隊，按照追加順序執行

 

4、串列隊列 & 同步執行

- (void)syncSerialTask
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
 
    NSLog(@"syncSerialTask---start---");

    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
    });

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

 列印結果：

2017-07-02 13:17:48.948 Test[7238:3192943] syncSerialTask---start---
2017-07-02 13:17:48.948 Test[7238:3192943] Task1---<NSThread: 0x600000076640>{number = 1, name = main}
2017-07-02 13:17:48.949 Test[7238:3192943] Task2---<NSThread: 0x600000076640>{number = 1, name = main}
2017-07-02 13:17:48.949 Test[7238:3192943] Task3---<NSThread: 0x600000076640>{number = 1, name = main}
2017-07-02 13:17:48.949 Test[7238:3192943] syncSerialTask---end---

結論：

   (1) 不開啟了新線程

   (2) 任務之間需要排隊，按照追加順序執行

 

5、主隊列 & 非同步執行

- (void)asyncMainTask
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
 
    NSLog(@"asyncMainTask---start---");

    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
    });

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

列印結果：

2017-07-02 13:19:36.828 Test[7272:3206224] asyncMainTask---start---
2017-07-02 13:19:36.828 Test[7272:3206224] asyncMainTask---end---
2017-07-02 13:19:36.834 Test[7272:3206224] Task1---<NSThread: 0x608000072480>{number = 1, name = main}
2017-07-02 13:19:36.834 Test[7272:3206224] Task2---<NSThread: 0x608000072480>{number = 1, name = main}
2017-07-02 13:19:36.834 Test[7272:3206224] Task3---<NSThread: 0x608000072480>{number = 1, name = main}

 結論：

   (1) 不開啟了新線程

   (2) 任務之間需要排隊，按照追加順序執行

 

6、主隊列 & 同步執行

- (void)syncMainTask{

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
 
    NSLog(@"syncMainTask---start---");

    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
    });

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

 列印結果：

2017-07-02 13:22:31.860 Test[7335:3230988] syncMainTask---start---

結論：

發生死鎖，程式崩潰。

 

好了GCD系列的上篇就寫到這裡，我將在後續系列中詳細介紹GCD的隊列系列和用法，以及使用GCD可能造成的問題及解決方案，水平有限，有不對的地方還望批評指正！

 


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