iOS开发——GCD总结

Posted 2020-10-11

　　Grand Central Dispatch，简称GCD，在异步执行任务的技术之一。

　　一般将应用程序中记述的线程管理用的代码在系统级中实现，开发者只需要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计划执行任务。这句话用代码表示如下：

dispatch_async(queue, ^{

        /*

         * 想要执行的任务

         */

    });

　　虽然多线程可以给开发贷来便利，在执行长时间的处理时仍可保证用户界面的响应性能。但是，如果过多使用多线程，就会消耗大量内存，引起大量的上下文切换，大幅度降低系统的响应性能。

 

　　1、Dispatch Queue的种类：Serial Dispatch Queue和Concurrent Dispatch Queue

　　(1)、Serial Dispatch Queue，简单的理解就是，使用一个线程，按照队列的规矩，任务排好队，一个接一个的顺序执行；

　　(2)、Concurrent Dispatch Queue，简单的理解就是，XNU内核决定使用的线程数，并根据所需的线程执行处理，虽然也是排队，但是服务的窗口多了。

 

　　2、dispatch_queue_create

　　dispatch_queue_create函数的返回值为表示Dispatch Queue的“dispatch_queue_t类型”，创建如下：

　　dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(<#const char * _Nullable label#>, <#dispatch_queue_attr_t  _Nullable attr#>);

　　第一个参数：可以指定queue的名称，也可以设为NULL，命名推荐使用应用程序ID这种逆序全程域名(FQDN, fully qualified domin name)，该名称在Xcode和Instruments的调试器中作为Disoatch Queue名称使用，另外，该名称也出现在应用程序崩溃时所生成的CrashLog中。如果嫌命名麻烦，在这里设的是NULL，调试的时候，会不会后悔没有为Dispatch Queue命名，这个就不好说了；

　　第二个参数：指定创建Dispatch Queue的种类，可以指定为NULL，默认的是Serial Dispatch Queue，也可以设定为DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT，这个生成的就是Concurrent Dispatch Queue。

 

　　3、dispatch_release

　　尽管有ARC这一通过编译器自动管理内存的优秀技术，但生成的Dispatch Queue必须由程序员负责释放。

　　通过dispatch_queue_create函数生成的Dispatch Queue，在使用结束后通过dispatch_release函数释放，使用很简单：dispatch_release(<#object#>);

　　看到release，由此可以推测出相应地也存在dispatch_retain函数，即Dispatch Queue也像OC的引用计数式管理内存一样，需要通过dispatch_retain函数和dispatch_release函数的引用计数来管理内存。

　　拓展问题：一创建Dispatch Queue，然后在dispatch_async函数中追加Block到Dispatch Queue后，立即通过dispatch_release函数释放，是否可以？

　　这样做完全没有问题，在dispatch_async函数中追加Block到Dispatch Queue，该Block就通过dispatch_retain函数持有了Dispatch Queue，这时即使立即释放Dispatch Queue，该Dispatch Queue由于被Block持有而不会被废弃，因而Block能够继续执行，Block执行结束后会释放Dispatch Queue，这时谁也不持有Dispatch Queue，这时Dispatch Queue才会被废弃。

 

　　4、Main Dispatch Queue/Global Dispatch Queue

　　实际上不用特意生成Dispatch Queue，系统也会给我们提供几个，那就是Main Dispatch Queue和Global Dispatch Queue。

　　Main Dispatch Queue，可以理解为系统为我们开启的主队列，是在主线程中执行的Dispatch Queue，因为主线程就只有一个，所以Main Dispatch Queue是Serial Dispatch Queue。

　　Main Dispatch Queue的获取方法如下：

　　dispatch_queue_t mainDispatchQueue = dispatch_get_main_queue();
　　追加到Main Dispatch Queue的处理，是在主线程的RUNLoop中执行，所以在子线程处理任务时，会将用户界面的界面更新等一些必须在主线程中执行的处理追加到Main Dispatch Queue中。这与NSObject类的performSelectorOnMainThread这一方法相同。

　　Global Dispatch Queue，可以理解为系统为我们开启的全局队列，是所有应用程序都能够使用的Concurrent Dispatch Queue。不用通过dispatch_queue_create函数生成Concurrent Dispatch Queue。只有获取Global Dispatch Queue就可以使用。

　　Global Dispatch Queue的获取方法如下：

　　dispatch_queue_t globalDispatchQueue = dispatch_get_global_queue(<#long identifier#>, <#unsigned long flags#>);

　　第一个参数：Global Dispatch Queue的优先级，Global Dispatch Queue有四个执行优先级，分别是高优先级(High Priority)、默认优先级(Default Priority)、低优先级(Low Priority)、后台优先级(Background Priority)。Global Dispatch Queue的执行优先级作为线程的执行优先级使用，在向Global Dispatch Queue追加处理时，应选择与处理内容对应的执行优先级的Global Dispatch Queue。

　　第二个参数：作为保留字段备用，一般为0。

 

　　5、dispatch_after

　　在指定时间后执行某个操作，可使用dispatch_after函数来实现。

　　dispatch_after函数并不是在指定时间后执行处理，只是在指定时间追加处理到Dispatch Queue。虽然在有严格时间要求下使用会出现问题，但在大致时间执行处理，表现还是可以的。使用如下：

　　dispatch_after(<#dispatch_time_t when#>, <#dispatch_queue_t  _Nonnull queue#>, <#^(void)block#>);

　　第一个参数：指定时间用的dispatch_time_t类型的值，该值可用dispatch_time函数或dispatch_walltime函数获得；

　　第二个参数：指定要追加处理的Dispatch Queue；

　　第三个参数：指定要执行处理的Block；

　　获取dispatch_time_t方法如下：
　　dispatch_time_t time = dispatch_time(<#dispatch_time_t when#>, <#int64_t delta#>);

　　第一个参数：指定的开始时间，这个值经常使用DISPATCT_TIME_NOW，这表示现在的时间。

　　第二个参数：指定的延迟时间，如果是3秒后的话，这里应该填，3ull*NSEC_PER_SEC，“ull”是C语言的数值字面量，是显示表明类型时使用的字符串(表示"unsigned long long")。NSEC_PER_SEC这是以秒为单位，NSEC_PER_MSEC这是以毫秒为单位。

 

　　6、Dispatch Group

　　执行多个任务，全部结束后通知执行某一操作，这样就需要用到Dispatch Group。

　　直接举个例子，一目了然。

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

    // 任务放进 group

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        // 任务1

    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        // 任务2

    });

    dispatch_group_async(group, queue, ^{

        // 任务3

    });

    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{

        // 任务全部完成后的处理

    });

　　三个任务都放进group里，都执行完后，调用dispatch_group_notify函数，dispatch_group_notify里面的queue，不管是什么样的queue，都没关系。

　　任务结束后的处理，也可以使用dispatch_wait(<#object#>, <#timeout#>);第二个参数为等待的时间，将它设为DISPATCH_TIME_FOREVER，就意味永久等待，只要Dispatch Group的处理尚未结束，就会一直等待。注意：dispatch_group_wait，是会阻塞当前进程的，所以最好不要放在主线程执行，可以将它放到子线程中去。但从这点来看，推荐使用dispatch_group_notify。但是dispatch_group_wait还有一个用法，就是在指定时间后，任务是否执行完毕，返回值为0，就是任务全部完成，返回值不为0，就意味着Dispatch Group的某一个任务还在执行中，这个在某些场合还是有用的。

 

　　7、dispatch_barrier_async

　　在访问数据库或文件时，读取与读取操作是可以并行处理，都是读取和写入操作是相互冲突的，这个涉及到数据竞争问题，可以使用dispatch_barrier_async和Concurrent Dispatch Queue配合使用，解决这个问题。例子如下：

   dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.hehe.gcd.forBarrier", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

   dispatch_async(queue, ^{

        //读操作

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        //读操作

    });

    dispatch_barrier_async(queue, ^{

        //写操作

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        //读操作

    });

    dispatch_async(queue, ^{

        //读操作

    });

 

　　为了更高效率的访问，读取操作追加到Concurrent Dispatch Queue中，写入操作放在dispatch_barrier_async里面，dispatch_barrier_async会等待它前面追加到Concurrent Dispatch Queue上的并行执行的处理全部结束之后，再执行dispatch_barrier_async中追加的处理，等这个写入操作完成后，才会将它之后的处理加入到Concurrent Dispatch Queue中，继续执行。

 

　　8、dispatch_sync

　　dispatch_async：async意味着“非同步”，就是讲指定的Block“非同步”的追加到指定的Dispatch Queue中，dispatch_async函数不做任何等待。简单的说就是，任务直接加到Dispatch Queue中，串行还是并行处理再看Dispatch Queue的设置。

　　dispatch_sync：sync意味着“同步”，也就是讲指定的Block“同步”的追加到指定的Dispatch Queue中，dispatch_async函数会一直等待。简单的说就是，一旦调用dispatch_sync函数，处理结束之前，该函数都不会返回，其他的任务要等前一个任务执行完了，才会再加一个任务到Dispatch Queue中。

　　dispatch_sync只能在当前线程下串行执行，而且，它不能放在主线程中，只要放在主线程中，就会引起死锁。

 

　　9、dispatch_apply

　　dispatch_apply函数是dispatch_sync和Dispatch Group的关联API，该函数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中，并等待全部执行完成。

　　dispatch_apply(<#size_t iterations#>, <#dispatch_queue_t  _Nonnull queue#>, <#^(size_t)block#>);

　　第一个参数：重复次数。

　　第二个参数：追加对象的Dispatch Queue。

　　第三个参数：追加的处理，里面有index。

　　由于dispatch_apply函数也与dispatch_sync相同，会等待处理执行结束，因此，推荐在dispatch_async函数中非同步的执行dispatch_apply函数，这样执行完了，在搞个dispatch_get_main_queue，就可以回主线程做一些更新操作。

 

　　10、dispatch_suspend/dispatch_resume

　　当追加大量处理到Dispatch Queue后，在处理的过程中，dispatch_suspend是暂停处理，dispatch_resume是恢复继续处理。

　　dispatch_suspend(<#dispatch_object_t  _Nonnull object#>);

　　dispatch_resume(<#dispatch_object_t  _Nonnull object#>);