多线程GCD

Posted 2020-06-18

多线程是程序开发中非常基础的一个概念，大家在开发过程中应该或多或少用过相关的东西。同时这恰恰又是一个比较棘手的概念，一切跟多线程挂钩的东西都会变得复杂。如果使用过程中对多线程不够熟悉，很可能会埋下一些难以预料的坑。

 

ios中的多线程技术主要有NSThread, GCD和NSOperation。他们的封装层次依次递增，其中

 

• NSThread封装性最差，最偏向于底层，主要基于thread使用

• GCD是基于C的API，直接使用比较方便，主要基于task使用

• NSOperation是基于GCD封装的NSObject对象，对于复杂的多线程项目使用比较方便，主要基于队列使用

 

上篇文章介绍了NSThread的用法，NSThread已经属于古董级别的东西了，欣赏一下可以，真正使用就不要麻烦他了。GCD是多线程中的新贵，比起NSThread更加强大，也更容易使用。由于GCD的东西比较多，我会分好几篇文章介绍，这篇文章主要介绍GCD中的queue相关知识。

 

dispatch_queue_t

 

使用GCD之后，你可以不用再浪费精力去关注线程，GCD会帮你管理好一切。你只需要想清楚任务的执行方法（同步还是异步）和队列的运行方式（串行还是并行）即可。

 

任务是一个比较抽象的概念，表示一段用来执行的代码，他对应到代码里就是一个block或者一个函数。

 

队列分为串行队列和并行队列：

 

• 串行队列一次只能执行一个任务。只有一个任务执行完成之后，下一个任务才能执行，主线程就是一个串行的队列。

  • 并行队列可以同时执行多个任务，系统会维护一个线程池来保证并行队列的执行。线程池会根据当前任务量自行安排线程的数量，以确保任务尽快执行。

   

  队列对应到代码里是一个dispatch_queue_t对象:

  dispatch_queue_t queue;

  对象就有内存。跟普通OC对象类似，我们可以用dispatch_retain()和dispatch_release()对其进行内存管理，当一个任务加入到一个queue中的时候，任务会retain这个queue，直到任务执行完成才会release。

  值得高兴的是，iOS6之后，dispatch对象已经支持ARC，所以在ARC工程之下，我们可以不用担心他的内存，想怎么玩就怎么玩。

  要申明一个dispatch的属性。一般情况下我们只需要用strong即可。

  @property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

  如果你是写一个framework，framework的使用者的SDK有可能还是古董级的iOS6之前。那么你需要根据OS_OBJECT_USE_OBJC做一个判断是使用strong还是assign。（一般github上的优秀第三方库都会这么做）

  #if OS_OBJECT_USE_OBJC

  @property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

  #else

  @property (nonatomic, assign) dispatch_queue_t queue;

  #endif

  async

  GCD中有2个异步的API

  void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

  void dispatch_async_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work);

  他们都是将一个任务提交到queue中，提交之后立即返回，不等待任务的的执行。提交之后，系统会对queue做retain操作，任务执行完成之后，queue再被release。两个函数实际的功能是一样的，唯一的区别在于dispatch_async接受block作为参数，dispatch_async_f接受函数。

  使用dispatch_async的时候block会被copy，在block执行完成之后block再release，由于是系统持有block，所以不用担心循环引用的问题，block里面的self不需要weak

  在dispatch_async_f中，context会作为第一个参数传给work函数。如果work不需要参数，context可以传入NULL。work参数不能传入NULL，否则可能发生无法预料的事儿

  异步是一个比较抽象的概念，简单的说就是将任务加入到队列中之后，立即返回，不需要等待任务的执行。语言的描述比较抽象，我们用代码加深一下对概念的理解

  NSLog(@"this is main queue, i want to throw a task to global queue");

  dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_queue_create("com.liancheng.global_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

  dispatch_async(globalQueue, ^{

      // task

  });

  NSLog(@"this is main queue, throw task completed");

  上面这段代码，会以这样的方式运行，红色表示正在执行的模块，灰色表示未执行或

  • 并行队列可以同时执行多个任务，系统会维护一个线程池来保证并行队列的执行。线程池会根据当前任务量自行安排线程的数量，以确保任务尽快执行。

   

  队列对应到代码里是一个dispatch_queue_t对象:

   

  dispatch_queue_t queue;

   

  对象就有内存。跟普通OC对象类似，我们可以用dispatch_retain()和dispatch_release()对其进行内存管理，当一个任务加入到一个queue中的时候，任务会retain这个queue，直到任务执行完成才会release。

   

  值得高兴的是，iOS6之后，dispatch对象已经支持ARC，所以在ARC工程之下，我们可以不用担心他的内存，想怎么玩就怎么玩。

   

  要申明一个dispatch的属性。一般情况下我们只需要用strong即可。

   

  @property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

   

  如果你是写一个framework，framework的使用者的SDK有可能还是古董级的iOS6之前。那么你需要根据OS_OBJECT_USE_OBJC做一个判断是使用strong还是assign。（一般github上的优秀第三方库都会这么做）

   

  #if OS_OBJECT_USE_OBJC

  @property (nonatomic, strong) dispatch_queue_t queue;

  #else

  @property (nonatomic, assign) dispatch_queue_t queue;

  #endif

   

  1. 先在main queue中执行第一个nslog

  2. dispatch_async会将block提交到globalQueue中，提交成功之后立即返回

  3. main queue执行第二个nslog

  4. 等global queue中block前面的任务执行完成之后，block被执行。

  
  sync

   

  与异步相似，GCD中同步的API也是2个

   

  void dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

  void dispatch_sync_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work);

   

  2个API作用相同：将任务提交到queue中，任务加入queue之后不会立即返回，等待任务执行完成之后再返回。同sync类似，dispatch_sync与dispatch_sync_f唯一的区别在于dispatch_sync接收block作为参数，block被系统持有，不需要对self使用weak。dispatch_sync_f接受函数work作为参数，context作为传给work函数的第一个参数。同样，work参数也不能传入NULL，否则会发生无法预料的事儿

   

  同步表示任务加入到队列中之后不会立即返回，等待任务完成再返回。语言的描述比较抽象，我们再次用代码加深一下对概念的理解

   

  NSLog(@"this is main queue, i want to throw a task to global queue");

  dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_queue_create("com.liancheng.global_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

  dispatch_sync(globalQueue, ^{

      // task

  });

  NSLog(@"this is main queue, throw task completed");

• 1. 先在main queue中执行第一个nslog

  2. dispatch_sync会将block提交到global queue中，等待block的执行

  3. global queue中block前面的任务执行完成之后，block执行

  4. block执行完成之后，dispatch_sync返回

  5. dispatch_sync之后的代码执行

  
  由于dispatch_sync需要等待block被执行，这就非常容易发生死锁。如果一个串行队列，使用dispatch_sync提交block到自己队列中，就会发生死锁

   

  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.liancheng.serial_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

   

  dispatch_async(queue, ^{

      // 到达串行队列

   

      dispatch_sync(queue, ^{     //发生死锁

   

      });

  });

• 获取全局队列

   

  除了主线程队列，GCD提供了几个全局队列，可以直接获取使用

   

  dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long identifier, unsigned long flags);

   

  dispatch_get_global_queue方法获取的全局队列都是并行队列，并且队列不能被修改，也就是说对全局队列调用dispatch_suspend(), dispatch_resume(), dispatch_set_context()等方法无效

   

  1. identifier: 用以标识队列优先级，推荐用qos_class枚举作为参数，也可以使用dispatch_queue_priority_t

  2. flags: 预留字段，传入任何非0的值都可能导致返回NULL。

  3. 创建队列

      

     当无法获取到理想的队列时，我们可以自己创建队列。

      

     dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);

      

     如果未使用ARC，dispatch_queue_create创建的queue在使用结束之后需要调用dispatch_release。

      

     • label: 队列的名称，调试的时候可以区分其他的队列

     • attr: 队列的属性，dispatch_queue_attr_t类型。用以标识队列串行，并行，以及优先级等信息

     
     attr参数有三种传值方式：

      

     // 串行

     #define DISPATCH_QUEUE_SERIAL NULL

      

     // 并行

     #define DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT

             DISPATCH_GLOBAL_OBJECT(dispatch_queue_attr_t,

             _dispatch_queue_attr_concurrent)

      

     // 自定义属性值

     dispatch_queue_attr_t dispatch_queue_attr_make_with_qos_class(dispatch_queue_attr_t attr, dispatch_qos_class_t qos_class, int relative_priority);

      

     DISPATCH_QUEUE_SERIAL或者NULL，表示创建串行队列，优先级为目标队列优先级。DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT表示创建并行队列，优先级也为目标队列优先级。

      

     dispatch_queue_attr_make_with_qos_class函数可以创建带有优先级的dispatch_queue_attr_t对象。通过这个对象可以自定义queue的优先级。

  4. dispatch_barrier

      

     在并行队列中，有的时候我们需要让某个任务单独执行，也就是他执行的时候不允许其他任务执行。这时候dispatch_barrier就派上了用场。

      

     使用dispatch_barrier将任务加入到并行队列之后，任务会在前面任务全部执行完成之后执行，任务执行过程中，其他任务无法执行，直到barrier任务执行完成