iOS 多线程之GCD的使用

Posted 2020-08-05 鸿鹄当高远

 在ios开发中，遇到耗时操作，我们经常用到多线程技术。Grand Central Dispatch (GCD)是Apple开发的一个多核编程的解决方法，只需定义想要执行的任务,然后添加到适当的调度队列(dispatch queue)。GCD会负责创建线程和调度你的任务，系统直接提供线程管理。

一、队列：

基本概念：

1.GCD的一个重要概念是队列，它的核心理念：将长期运行的任务拆分成多个工作单元，并将这些单元添加到dispath queue中，系统会为我们管理这些dispath queue，为我们在多个线程上执行工作单元，我们不需要直接启动和管理后台线程。

2.系统提供了许多预定义的dispath queue，包括可以保证始终在主线程上执行工作的dispath queue。也可以创建自己的dispath queue，而且可以创建任意多个。GCD的dispath queue严格遵循FIFO(先进先出)原则，添加到dispath queue的工作单元将始终按照加入dispath queue的顺序启动。

3.dispatch queue按先进先出的顺序,串行或并发地执行任务

1> serial dispatch queue一次只能执行一个任务, 当前任务完成才开始出列并启动下一个任务

2> concurrent dispatch queue则尽可能多地启动任务并发执行

dispatch queue分成以下三种：

1）运行在主线程的Main queue，通过dispatch_get_main_queue获取。

2）并行队列global dispatch queue，通过dispatch_get_global_queue获取，由系统创建三个不同优先级的dispatch queue。并行队列的执行顺序与其加入队列的顺序相同。

3）串行队列serial queues一般用于按顺序同步访问，可创建任意数量的串行队列，各个串行队列之间是并发的。

当想要任务按照某一个特定的顺序执行时，串行队列是很有用的。串行队列在同一个时间只执行一个任务。我们可以使用串行队列代替锁去保护共享的数据。和锁不同，一个串行队列可以保证任务在一个可预知的顺序下执行。

serial queues通过dispatch_queue_create创建，可以使用函数dispatch_retain和dispatch_release去增加或者减少引用计数。

 

二、GCD的用法：

//  后台执行：
 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
      // something
 });

 // 主线程执行：
 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
      // something
 });

 // 一次性执行：
 static dispatch_once_t onceToken;
 dispatch_once(&onceToken, ^{
     // code to be executed once
 });

 // 延迟2秒执行：
 double delayInSeconds = 2.0;
 dispatch_time_t popTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, delayInSeconds * NSEC_PER_SEC);
 dispatch_after(popTime, dispatch_get_main_queue(), ^(void){
     // code to be executed on the main queue after delay
 });

 // 自定义dispatch_queue_t
 dispatch_queue_t urls_queue = dispatch_queue_create("blog.devtang.com", NULL);
 dispatch_async(urls_queue, ^{  
　 　// your code 
 });
 dispatch_release(urls_queue);

 // 合并汇总结果
 dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
 dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
      // 并行执行的线程一
 });
 dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
      // 并行执行的线程二
 });
 dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
      // 汇总结果
 });

三、一个应用GCD的例子：

现在一个耗时操作，从 start working 开始工作，采用多线程，然后把结果显示出来。

声明控件：

@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIButton *startButton;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextView *resultsTextView;
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIActivityIndicatorView *spinner;

点击startButton，开始执行。

- (IBAction)doWork:(id)sender
{
    
    NSDate *startTime = [NSDate date];
    
    self.startButton.enabled = NO;
    
    [self.spinner startAnimating];
    
    //dispatch_get_global_queue()，抓取一个已经存在并始终可用的全局队列，该函数接受两个参数：第一个指定优先级；第二个目前未使用，应该始终为0.
    dispatch_queue_t queue =
        dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    //将该队列以及它后面的代码块 一起传递给dispatch_async()函数，GCD然后获取整个程序块，并将它传递给一个后台线程，程序块将在这里一次执行一步。
    dispatch_async(queue, ^{
        NSString *fetchedData = [self fetchSomethingFromServer];
        NSString *processedData = [self processData:fetchedData];
        __block NSString *firstResult;
        __block NSString *secondResult;
        
        dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
        //dispatch_group_async()函数异步分派的所有程序块的设置为松散的，以尽可能快地执行。
        dispatch_group_async(group, queue, ^{
            firstResult = [self calculateFirstResult:processedData];
        });
        dispatch_group_async(group, queue, ^{
            secondResult = [self calculateSecondResult:processedData];
        });
        
        dispatch_group_notify(group, queue, ^{
            NSString *resultsSummary = [NSString stringWithFormat:
                                        @"First: [%@]\\nSecond: [%@]", firstResult,
                                        secondResult];
            
            //dispatch_get_main_queue函数返回的队列，该函数总是提供线程上的特定队列，并执行需要使用主线程的程序块
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                self.resultsTextView.text = resultsSummary;
                self.startButton.enabled = YES;
                [self.spinner stopAnimating];
                
            });
            
            NSDate *endTime = [NSDate date];
            NSLog(@"Completed in %f seconds",
                  [endTime timeIntervalSinceDate:startTime]);
        });
    });
}

其他方法：

//模拟从服务器获取数据
- (NSString *)fetchSomethingFromServer
{
    [NSThread sleepForTimeInterval:1];
    return @"Hi there";
}

- (NSString *)processData:(NSString *)data
{
    [NSThread sleepForTimeInterval:2];
    return [data uppercaseString];
}

- (NSString *)calculateFirstResult:(NSString *)data
{
    [NSThread sleepForTimeInterval:3];
    return [NSString stringWithFormat:@"Number of chars: %lu",
            (unsigned long)[data length]];
}

- (NSString *)calculateSecondResult:(NSString *)data
{
    [NSThread sleepForTimeInterval:4];
    return [data stringByReplacingOccurrencesOfString:@"E"
                                           withString:@"e"];
}

结果显示：

四、GCD的另一个用处是可以让程序在后台较长久的运行。

在没有使用GCD时，当app被按home键退出后，app仅有最多5秒钟的时候做一些保存或清理资源的工作。但是在使用GCD后，app最多有10分钟的时间在后台长久运行。这个时间可以用来做清理本地缓存，发送统计数据等工作。

让程序在后台长久运行的示例代码如下：

// AppDelegate.h文件
@property (assign, nonatomic) UIBackgroundTaskIdentifier backgroundUpdateTask;

// AppDelegate.m文件
- (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application
{
    [self beingBackgroundUpdateTask];
    // 在这里加上你需要长久运行的代码
    [self endBackgroundUpdateTask];
}

- (void)beingBackgroundUpdateTask
{
    self.backgroundUpdateTask = [[UIApplication sharedApplication] beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:^{
        [self endBackgroundUpdateTask];
    }];
}

- (void)endBackgroundUpdateTask
{
    [[UIApplication sharedApplication] endBackgroundTask: self.backgroundUpdateTask];
    self.backgroundUpdateTask = UIBackgroundTaskInvalid;
}