GCD死鎖，及同步、非同步、串列和並行隊列組合情形

来源:https://www.cnblogs.com/lybSkill/archive/2019/02/14/10375404.html
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一、概述 1）隊列用來存儲代碼任務，線程用來運行代碼任務； 2）main()函數作為程式入口，整個程式預設運行在主線程中，程式代碼任務預設存放在主隊列中； 3）以下所謂阻塞線程是針對主線程而言（子線程阻塞在所不問，自己手動管理）；隊列阻塞主要是針對主隊列（子隊列阻塞在所不問，自己手動管理）； 4）在 ...


  一、概述 1）隊列用來存儲代碼任務，線程用來運行代碼任務； 2）main()函數作為程式入口，整個程式預設運行在主線程中，程式代碼任務預設存放在主隊列中； 3）以下所謂阻塞線程是針對主線程而言（子線程阻塞在所不問，自己手動管理）；隊列阻塞主要是針對主隊列（子隊列阻塞在所不問，自己手動管理）； 4）線上程中（如：主線程）添加block任務（以下簡稱“B”）到某個隊列中，添加B本身也是一個任務即dispatch_sync或async代碼本身也由當前線程（如：主線程）來運行（以下簡稱“A”）——簡言之，代碼就是任務，任務就是代碼（所謂的block任務，實質就是block大括弧裡面的代碼）； 5）隊列分三種：主隊列、自定義串列隊列（以下簡稱“自定串”）、並行隊列； 6）線程阻塞原理（以主隊列為例）：系統會從主隊列中按順序取出某個任務放到主線程中運行，一旦該任務運行完畢，該任務即從主隊列中結束銷毀，系統就會自動從主隊列中取出下一個任務又放到主線程中運行（相當於前一個），如此反覆，直到主隊列中的任務全部運行完畢；   二、非同步併發   1）示例圖   2）代碼 
dispatch_queue_t queue2 = dispatch_get_global_queue(0, 0);

dispatch_async(queue2, ^{
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            NSLog(@"執行任務3-----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

for (int i = 0; i < 10; i++) {
        NSLog(@"執行任務1-----%@", [NSThread currentThread]);
    }

//列印

2019-02-14 10:33:28.408678+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.408685+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-14 10:33:28.408935+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.408935+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-14 10:33:28.409076+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.409098+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-14 10:33:28.409185+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.409232+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-14 10:33:28.409301+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.409618+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-14 10:33:28.409873+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.410141+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-14 10:33:28.410480+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.410794+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-14 10:33:28.411167+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.411486+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
2019-02-2019-02-14 10:33:28.411962+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
14 10:33:28.411763+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.422231+0800 MJ_iOS_Test[1864:38570] 執行任務1-----<NSThread: 0x600000c16980>{number = 1, name = main}
2019-02-14 10:33:28.422250+0800 MJ_iOS_Test[1864:38623] 執行任務3-----<NSThread: 0x600000c7b780>{number = 3, name = (null)}
3）分析 <1>首先添加GCD中的block任務（即“執行任務3”，相當於B）到併發隊列queue2中，添加本身也是一個任務即A，該任務是存儲在主隊列中，由主線程運行； <2>B被添加到queue2後，因為是非同步，此時A不會在主線程中等待B執行完畢，而是由系統自動返回到主隊列中取出下一個任務放到主線程中運行； 與此同時，系統又會單獨開闢一個子線程來運行queue2中的B，所以即可由子線程來運行B； <3>因此，此時系統有兩條線程（主線程：number為1，name為main；子線程：number為3，name為null——因為沒有取名字）在運行各自的任務，互不影響，交替執行；   三、幾種情形   1）同步串列——主隊列 結果：壞指令執行錯誤——死鎖   //代碼 
dispatch_queue_t queue1 = dispatch_get_main_queue();

dispatch_sync(queue1, ^{
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            NSLog(@"執行任務3-----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

 

//錯誤

    //分析 <1>A存儲在主隊列中，由主線來運行，B被添加到主隊列中後，因為是同步，系統不會開闢一個子線程來運行B； <2>A在主線程中運行完畢後，理應從主隊列中銷毀而執行下一個任務B，但因為是同步，A會依然停留在主隊列中等待B運行完畢而不會立即銷毀；又因為主隊列是一個串列隊列，因此B必須等到A執行完畢才能被系統取出放在主線程上運行（因為A排在B前面）； <3>局面：A在主隊列中一直等待B的執行完畢，而B在主隊列中一直等待A的執行完畢——“你等我，我等你”，死鎖；     -------問題：死鎖僅限於主隊列嗎？   //代碼 
dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("myQueue3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

NSLog(@"執行任務1----%@", [NSThread currentThread]);

    dispatch_async(queue3, ^{

        NSLog(@"執行任務2----%@", [NSThread currentThread]);

        dispatch_sync(queue3, ^{

            NSLog(@"執行任務3----%@", [NSThread currentThread]);

        });

        NSLog(@"執行任務4----%@", [NSThread currentThread]);

    });

    

    NSLog(@"執行任務5----%@", [NSThread currentThread]);

 

//列印

 

//分析  <1>queue3自定義串列隊列並且非同步執行，所以系統會開闢一個子線程（number為3）；主隊列存儲1、5和第一個async對應的A（以下簡稱“A1”），共三個任務；queue3存儲2、3、4和第二個sync對應的A（以下簡稱“A2”），共四個任務； <2>首先系統從主隊列中取出1放到主線程上運行，待1運行完畢後（併在主隊列中自動銷毀），又取出A1放到主線程上運行，因為是非同步，A1並不需要停留在主隊列一直等待async中的block任務執行完畢，所以A1一執行完畢（併在主隊列中自動銷毀），系統又會從主隊列中取出5放到主線程上運行，與此同時系統又會新開闢一個子線程來運行async中的block任務，該任務中的第一個小任務就是2——因此，此刻系統同時在跑兩條線程，交替執行（誰先誰後由系統隨機決定，沒有定數）； <3>執行完1、5後，主隊列中的非系統任務全部執行完畢，此時子線程運行完2後（併在queue3中自動銷毀），系統又會從queue3中取出A2放到子線程中運行，A2運行完畢時，3被添加到了queue3中，同時因為是同步，所以A2依然會停留在queue3中一直等待3運行完畢（而不會即可自動銷毀，只有等到3運行完畢時才會銷毀），又因為queue3是串列隊列，3排在A2後面一直在等待A2執行完畢——局面：A2與3相互等待，死鎖； <4>程式卡死在sync代碼處，其後的代碼（任務4）自然也就不能執行了；   所以，死鎖不限於主隊列，但限於串列隊列！！！     ------問題：如何解決死鎖？   方案一：將A2和3放在不同的隊列中   //代碼 
dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("myQueue3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    dispatch_queue_t queue4 = dispatch_queue_create("myQueue4", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

NSLog(@"執行任務1----%@", [NSThread currentThread]);

    dispatch_async(queue3, ^{

        NSLog(@"執行任務2----%@", [NSThread currentThread]);

        dispatch_sync(queue4, ^{
            NSLog(@"執行任務3----%@", [NSThread currentThread]);
        });

        NSLog(@"執行任務4----%@", [NSThread currentThread]);
    });

    NSLog(@"執行任務5----%@", [NSThread currentThread]);

//列印

2019-02-15 12:28:51.782328+0800 MJ_iOS_Test[3879:128281] 執行任務1----<NSThread: 0x600003661480>{number = 1, name = main}
2019-02-15 12:28:51.782639+0800 MJ_iOS_Test[3879:128281] 執行任務5----<NSThread: 0x600003661480>{number = 1, name = main}
2019-02-15 12:28:51.782678+0800 MJ_iOS_Test[3879:128333] 執行任務2----<NSThread: 0x600003607fc0>{number = 3, name = (null)}
2019-02-15 12:28:51.782818+0800 MJ_iOS_Test[3879:128333] 執行任務3----<NSThread: 0x600003607fc0>{number = 3, name = (null)}
2019-02-15 12:28:51.782955+0800 MJ_iOS_Test[3879:128333] 執行任務4----<NSThread: 0x600003607fc0>{number = 3, name = (null)}

//分析

<1>dispatch_sync本身運行在子線程中，而該子線程對應的隊列為queue3，因此A2存放在queue3中，而3存放在queue4中；

<2>當子線程運行完畢2後（並隨即自動銷毀），此時系統是從queue3中取出4還是從queue4取出3放到子線程中運行呢？——因為同步，系統不會開闢新的線程，添加的block任務依然運行在當前線程中（number為3的子線程）；同時，A2會一直停留在queue3中，直到3執行完畢才會自動銷毀，又因為queue3是個串列隊列而4排在A2後面，所以A2把4給堵住了，當3運行完畢後，A2銷毀，系統就從queue3中取出4放到當前線程中運行；

註：此處將3放到一個併發隊列中，效果是一樣的；

  方案二：非同步添加3到queue3中   //代碼 
dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("myQueue3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

NSLog(@"執行任務1----%@", [NSThread currentThread]);

    dispatch_async(queue3, ^{

        NSLog(@"執行任務2----%@", [NSThread currentThread]);

        dispatch_async(queue3, ^{
            NSLog(@"執行任務3----%@", [NSThread currentThread]);
        });

        NSLog(@"執行任務4----%@", [NSThread currentThread]);
    });

    NSLog(@"執行任務5----%@", [NSThread currentThread]);

//列印

2019-02-15 14:09:46.953030+0800 MJ_iOS_Test[5523:191263] 執行任務1----<NSThread: 0x6000030aa900>{number = 1, name = main}
2019-02-15 14:09:46.953330+0800 MJ_iOS_Test[5523:191263] 執行任務5----<NSThread: 0x6000030aa900>{number = 1, name = main}
2019-02-15 14:09:46.953326+0800 MJ_iOS_Test[5523:191330] 執行任務2----<NSThread: 0x6000030c2880>{number = 3, name = (null)}
2019-02-15 14:09:46.953608+0800 MJ_iOS_Test[5523:191330] 執行任務4----<NSThread: 0x6000030c2880>{number = 3, name = (null)}
2019-02-15 14:09:46.954050+0800 MJ_iOS_Test[5523:191330] 執行任務3----<NSThread: 0x6000030c2880>{number = 3, name = (null)}

//分析——我門只分析3和4的順序

<1>因為是非同步且queue3非主隊列，所以系統理應開闢一個新線程，但是運行完2後，此刻當前線程（number為3的子線程）處於閑置狀態，為了節省資源，系統並不會真的開闢一個新線程，所有後面的任務依然會運行在當前子線程中（除非當前線程正在運行中，而同時要非同步運行另一個任務，系統才會考慮開啟一個新線程，或者手動強行開啟一個新線程（非同步併發））；

<2>首先，我們明確下A2、3和4在queue3中的存放順序：

因為3的存放是由A2線上程上運行完成的，而在編譯階段A2並不會運行，但此時系統會給A2和4分配位置——因此A2和4的存放是在編譯階段完成的，而3的存放是在運行階段完成的，所以如下圖所示

<3>因為非同步，所以A2不會停留在queue3中一直等待3執行完畢而是將3添加到queue3中隨即自動銷毀，因為queue3是個串列隊列，此時系統就從queue3中取出4放到當前子線程中運行，待4運行完畢，系統又會取出3放到當前子線程中運行；

說明：dispatch添加block任務（不論非同步還是同步），都是在當前線程上運行完成的，因此該block任務的存放位置一定在dispatch後面所有外部任務（後面dispatch中的block任務以此類推）的位置後面———這點，請註意！！！

  2）同步串列——自定義串列隊列 結果：順序執行   //代碼 
dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("myQueue3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

dispatch_sync(queue3, ^{
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            NSLog(@"執行任務3-----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

for (int i = 0; i < 10; i++) {
        NSLog(@"執行任務1-----%@", [NSThread currentThread]);
    }

//列印

2019-02-14 11:10:57.529267+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.529503+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.529627+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.529771+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.529903+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.530018+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.530147+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.530270+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.530418+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.530547+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務3-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.530666+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.530898+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.531152+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.549535+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.549711+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.549853+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.549989+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.550113+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.550247+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
2019-02-14 11:10:57.550381+0800 MJ_iOS_Test[2440:59133] 執行任務1-----<NSThread: 0x60000252ce40>{number = 1, name = main}
//分析 <1>A存儲在主隊列中，由主線來運行，B被添加到自定義串列隊列queue3中；因為是同步，系統不會開闢一個子線程來運行B； <2>A在主線程運行完畢後會停留在主隊列中一直等待B執行完畢，此時系統無法從主隊列中取出下一個任務放到主線程上運行（因為被A堵住了），但會並且能從queue3中取出B放到主線程上運行； <3>當主線程在運行“執行任務3”時，線程阻塞，當“執行任務3”運行完畢時，A收到消息則銷毀，此時系統就會從主隊列中取出下一個任務“執行任務1”放到主線程上運行；   註：同樣是同步串列，為什麼此處就不會造成死鎖——因為，A和B存放在不同隊列中，不存在相互等待的局面；   3）同步並行 同“2）”；   //代碼 
dispatch_queue_t queue2 = dispatch_get_global_queue(0, 0);

for (int i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"執行任務1----%@", [NSThread currentThread]);
    }
    
    dispatch_async(queue2, ^{

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"執行任務2----%@", [NSThread currentThread]);
        }

        dispatch_sync(queue2, ^{
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                NSLog(@"執行任務3----%@", [NSThread currentThread]);
            }
        });

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            NSLog(@"執行任務4----%@", [NSThread currentThread]);
        }
    });

    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        NSLog(@"執行任務5----%@", [NSThread currentThread]);
    }

//列印

2019-02-15 17:19:50.417681+0800 MJ_iOS_Test[8640:311746] 執行任務1----<NSThread: 0x600002e96900>{number = 1, name = main}
2019-02-15 17:19:50.417926+0800 MJ_iOS_Test[8640:311746] 執行任務1----<NSThread: 0x600002e96900>{number = 1, name = main}
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2019-02-15 17:19:50.430498+0800 MJ_iOS_Test[8640:311806] 執行任務4----<NSThread: 0x600002ef8680>{number = 3, name = (null)}
2019-02-15 17:19:50.430812+0800 MJ_iOS_Test[8640:311806] 執行任務4----<NSThread: 0x600002ef8680>{number = 3, name = (null)}
2019-02-15 17:19:50.431099+0800 MJ_iOS_Test[8640:311806] 執行任務4----<NSThread: 0x600002ef8680>{number = 3, name = (null)}
2019-02-15 17:19:50.431531+0800 MJ_iOS_Test[8640:311806] 執行任務4----<NSThread: 0x600002ef8680>{number = 3, name = (null)}

//分析

<1>當主線程（以下簡稱“T0”）運行完1後，程式走到第一個非同步併發，此時系統必然開啟一個新線程（以下簡稱“T1”），該線程運行第一個大block中的內容（以下簡稱“B1”），而主線程繼續運行5，5和第一個大block中的內容的運行互不影響，交替執行，這點沒問題；

<2>但是，問題來了—————第一個大block中的內容要先執行哪一個呢？為什麼是2跟5交替執行，而其他都是順序執行呢？

$0：首先要明確一點，不論是串列隊列還是並行隊列，其內部任務的添加都要遵循先來後到的順序；

$1：各個隊列中任務的位置順序：主隊列中存放三個任務，順序依次為1、第一個async任務本身（以下簡稱“A1”）和5，均由主線程來運行並且A1不會等待，所以1和A1執行完畢才能執行5，這點沒問題；queue2中存放2、第二個sync任務本身（以下簡稱“A2”）、3和4四個任務，按照上述分析，dispatch添加的block任務3會在2和4之後，所以存放順序依次為2、A2、4和3，如下圖；

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