iOS系列(LJ)面试题 For BearLiniOS精华

iOS中GCD的使用小结

2015-11-20  本文已影响30965人  dullgrass

本篇博客共分以下几个模块来介绍GCD的相关内容:

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多线程相关概念

  1. 进程与线程
  1. 线程相关
  1. 多线程中会出现的问题

多线程编程技术的优缺点比较

  1. NSThread (抽象层次:低)
  1. Cocoa NSOperation (抽象层次:中)
  1. GCD 全称Grand Center Dispatch (抽象层次:高)

GCD中的三种队列类型

<p style = "text-indent:2em;font-size = 20px;">GCD编程的核心就是dispatch队列,dispatch block的执行最终都会放进某个队列中去进行。</p>

  1. The main queue(主线程串行队列): 与主线程功能相同,提交至Main queue的任务会在主线程中执行,
  1. Global queue(全局并发队列): 全局并发队列由整个进程共享,有高、中(默认)、低、后台四个优先级别。
  1. Custom queue (自定义队列): 可以为串行,也可以为并发。
  1. Group queue (队列组):将多线程进行分组,最大的好处是可获知所有线程的完成情况。

<p style = "text-indent:2em;font-size =14 px;">gcd中相关函数的使用一般都是以dispatch开头</p>

The main queue(主线程串行队列)

<p style = "text-indent:2em;font-size =14 px;">dispatch_sync 同步执行任务函数,不会开启新的线程,dispatch_async 异步执行任务函数,会开启新的线程</p>

  1. 获取主线程串行队列
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
  1. 主线程串行队列同步执行任务,在主线程运行时,会产生死锁
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(mainQueue,^{
  NSLog("MainQueue");            
});

程序一直处于等待状态,block中的代码将执行不到

  1. 主线程串行队列异步执行任务,在主线程运行,不会产生死锁。
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(mainQueue,^{
  NSLog("MainQueue");            
});

程序正常运行,block中的代码正常运行

  1. 从子线程,异步返回主线程更新UI<这种使用方式比较多>
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
   dispatch_async(globalQueue, ^{
       //子线程异步执行下载任务,防止主线程卡顿
       NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://www.baidu.com"];
       NSError *error;
       NSString *htmlData = [NSString stringWithContentsOfURL:url encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
       if (htmlData != nil) {
           dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
            //异步返回主线程,根据获取的数据,更新UI
           dispatch_async(mainQueue, ^{
               NSLog(@"根据更新UI界面");
           });
       } else {
           NSLog(@"error when download:%@",error);
       }
  });

主线程串行队列由系统默认生成的,所以无法调用dispatch_resume()和dispatch_suspend()来控制执行继续或中断。

Global queue(全局并发队列)

<p style = "text-indent:2em;font-size =14 px;">耗时的操作,比如读取网络数据,IO,数据库读写等,我们会在另外一个线程中处理这些操作,然后通知主线程更新界面</p>

  1. 获取全局并发队列
//程序默认的队列级别,一般不要修改,DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT == 0
dispatch_queue_t globalQueue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//HIGH
dispatch_queue_t globalQueue2 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
//LOW
dispatch_queue_t globalQueue3 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);
//BACKGROUND
dispatch_queue_t globalQueue4 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0);
  1. 全局并发队列同步执行任务,在主线程执行会导致页面卡顿。
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"current task");
dispatch_sync(globalQueue, ^{
       sleep(2.0);
       NSLog(@"sleep 2.0s");
});
NSLog(@"next task");
控制台输出如下:
2015-11-18 15:51:45.550 Whisper[33152:345023] current task
2015-11-18 15:51:47.552 Whisper[33152:345023] sleep 2.0s
2015-11-18 15:51:47.552 Whisper[33152:345023] next task
2s钟之后,才会执行block代码段下面的代码。
  1. 全局并发队列异步执行任务,在主线程运行,会开启新的子线程去执行任务,页面不会卡顿。
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"current task");
dispatch_async(globalQueue, ^{
      sleep(2.0);
      NSLog(@"sleep 2.0s");
});
NSLog(@"next task");

控制台输出如下:

2015-11-18 15:50:14.999 Whisper[33073:343781] current task
2015-11-18 15:50:15.000 Whisper[33073:343781] next task
2015-11-18 15:50:17.004 Whisper[33073:343841] sleep 2.0s

主线程不用等待2s钟,继续执行block代码段后面的代码。

  1. 多个全局并发队列,异步执行任务。
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"current task");
dispatch_async(globalQueue, ^{
       NSLog(@"最先加入全局并发队列");
});
dispatch_async(globalQueue, ^{
       NSLog(@"次加入全局并发队列");
});
NSLog(@"next task");

控制台输出如下:

2015-11-18 16:54:52.202 Whisper[39827:403208] current task
2015-11-18 16:54:52.203 Whisper[39827:403208] next task
2015-11-18 16:54:52.205 Whisper[39827:403309] 最先加入全局并发队列
2015-11-18 16:54:52.205 Whisper[39827:403291] 次加入全局并发队列

异步线程的执行顺序是不确定的。几乎同步开始执行
全局并发队列由系统默认生成的,所以无法调用dispatch_resume()和dispatch_suspend()来控制执行继续或中断。

Custom queue (自定义队列)

  1. 自定义串行队列
dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
NSLog(@"%s",dispatch_queue_get_label(conCurrentQueue)) ;
2015-11-19 11:05:34.469 Whisper[1223:42960] com.dullgrass.serialQueue

<p style = "text-indent:2em;font-size = 20px;">dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr)函数中第一个参数是给这个queue起的标识,这个在调试的可以看到是哪个队列在执行,或者在crash日志中,也能做为提示。第二个是需要创建的队列类型,是串行的还是并发的</p>

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
NSLog(@"current task");
dispatch_sync(serialQueue, ^{
   NSLog(@"最先加入自定义串行队列");
   sleep(2);
});
dispatch_sync(serialQueue, ^{
   NSLog(@"次加入自定义串行队列");
});
NSLog(@"next task");
2015-11-18 17:09:40.025 Whisper[40241:416296] current task
2015-11-18 17:09:40.027 Whisper[40241:416296] 最先加入自定义串行队列
2015-11-18 17:09:43.027 Whisper[40241:416296] 次加入自定义串行队列
2015-11-18 17:09:43.027 Whisper[40241:416296] next task

<p style = "text-indent:2em;font-size = 20px;">当前线程等待串行队列中的子线程执行完成之后再执行,串行队列中先进来的子线程先执行任务,执行完成后,再执行队列中后面的任务。</p>

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(serialQueue, ^{   //该代码段后面的代码都不会执行,程序被锁定在这里
  NSLog(@"会执行的代码");
  dispatch_sync(serialQueue, ^{
      NSLog(@"代码不执行");
  });
});
dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(serialQueue, ^{
  NSLog(@"会执行的代码");
  dispatch_sync(serialQueue, ^{
      NSLog(@"代码不执行");
  });
});

<p style = "text-indent:2em;font-size =14 px;">注意不要嵌套使用同步执行的串行队列任务</p>

  1. 自定义并发队列

    • 获取自定义并发队列
    dispatch_queue_t conCurrentQueue =   dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    • 自定义并发队列执行同步任务
    dispatch_queue_t conCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"current task");
    dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{
         NSLog(@"先加入队列");
    });
    dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{
         NSLog(@"次加入队列");
    });
    NSLog(@"next task");
    
    • 控制台输出如下:
    2015-11-19 10:36:23.259 Whisper[827:20596] current task
    2015-11-19 10:36:23.261 Whisper[827:20596] 先加入队列
    2015-11-19 10:36:23.261 Whisper[827:20596] 次加入队列
    2015-11-19 10:36:23.261 Whisper[827:20596] next task
    
    • 自定义并发队列嵌套执行同步任务(不会产生死锁,程序正常运行)
    dispatch_queue_t conCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"current task");
    dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{
         NSLog(@"先加入队列");
         dispatch_sync(conCurrentQueue, ^{
             NSLog(@"次加入队列");
         });
    });
    NSLog(@"next task");
    
    • 控制台输出如下:
    2015-11-19 10:39:21.301 Whisper[898:22273] current task
    2015-11-19 10:39:21.303 Whisper[898:22273] 先加入队列
    2015-11-19 10:39:21.303 Whisper[898:22273] 次加入队列
    2015-11-19 10:39:21.303 Whisper[898:22273] next task
    
    • 自定义并发队列执行异步任务
    dispatch_queue_t conCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"current task");
    dispatch_async(conCurrentQueue, ^{
         NSLog(@"先加入队列");
    });
    dispatch_async(conCurrentQueue, ^{
         NSLog(@"次加入队列");
    });
    NSLog(@"next task");
    
    • 控制台输出如下:
    2015-11-19 10:45:22.290 Whisper[1050:26445] current task
    2015-11-19 10:45:22.290 Whisper[1050:26445] next task
    2015-11-19 10:45:22.290 Whisper[1050:26505] 次加入队列
    2015-11-19 10:45:22.290 Whisper[1050:26500] 先加入队列
    

    <p style = "text-indent:2em;font-size =14 px;">异步执行任务,开启新的子线程,不影响当前线程任务的执行,并发队列中的任务,几乎是同步执行的,输出顺序不确定</p>

Group queue (队列组)

<p style = "text-indent:2em;font-size = 20px;">当遇到需要执行多个线程并发执行,然后等多个线程都结束之后,再汇总执行结果时可以用group queue</p>

  1. 使用场景: 同时下载多个图片,所有图片下载完成之后去更新UI(需要回到主线程)或者去处理其他任务(可以是其他线程队列)。
  2. 原理:使用函数dispatch_group_create创建dispatch group,然后使用函数dispatch_group_async来将要执行的block任务提交到一个dispatch queue。同时将他们添加到一个组,等要执行的block任务全部执行完成之后,使用dispatch_group_notify函数接收完成时的消息。
  3. 使用示例:
dispatch_queue_t conCurrentGlobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_group_t groupQueue = dispatch_group_create();
NSLog(@"current task");
dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{
      NSLog(@"并行任务1");
});
dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{
      NSLog(@"并行任务2");
});
dispatch_group_notify(groupQueue, mainQueue, ^{
      NSLog(@"groupQueue中的任务 都执行完成,回到主线程更新UI");
});
NSLog(@"next task");
  1. 控制台输出:
2015-11-19 13:47:55.117 Whisper[1645:97116] current task
2015-11-19 13:47:55.117 Whisper[1645:97116] next task
2015-11-19 13:47:55.119 Whisper[1645:97178] 并行任务1
2015-11-19 13:47:55.119 Whisper[1645:97227] 并行任务2
2015-11-19 13:47:55.171 Whisper[1645:97116] groupQueue中的任务 都执行完成,回到主线程更新UI
  1. 在当前线程阻塞的同步等待dispatch_group_wait
dispatch_group_t groupQueue = dispatch_group_create();
dispatch_time_t delayTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 10 * NSEC_PER_SEC);
dispatch_queue_t conCurrentGlobalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"current task");
dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{

      long isExecuteOver = dispatch_group_wait(groupQueue, delayTime);
      if (isExecuteOver) {
          NSLog(@"wait over");
      } else {
          NSLog(@"not over");
      }
      NSLog(@"并行任务1");
});
dispatch_group_async(groupQueue, conCurrentGlobalQueue, ^{
      NSLog(@"并行任务2");
});

控制台输出如下:

2015-11-19 14:37:29.514 Whisper[2426:126683] current task
2015-11-19 14:37:29.518 Whisper[2426:126791] 并行任务2
2015-11-19 14:37:39.515 Whisper[2426:126733] wait over
2015-11-19 14:37:39.516 Whisper[2426:126733] 并行任务1

dispatch_time(dispatch_time_t when, int64_t delta);
参数注释:
第一个参数一般是DISPATCH_TIME_NOW,表示从现在开始
第二个参数是延时的具体时间
延时1秒可以写成如下几种:
NSEC_PER_SEC----每秒有多少纳秒
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1*NSEC_PER_SEC);
USEC_PER_SEC----每秒有多少毫秒(注意是指在纳秒的基础上)
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1000*USEC_PER_SEC); //SEC---毫秒
NSEC_PER_USEC----每毫秒有多少纳秒。
dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, USEC_PER_SEC*NSEC_PER_USEC);SEC---纳秒

GCD中一些系统提供的常用dispatch方法

  1. dispatch_after延时添加到队列
dispatch_time_t delayTime3 = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3*NSEC_PER_SEC);
dispatch_time_t delayTime2 = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 2*NSEC_PER_SEC);
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
NSLog(@"current task");
dispatch_after(delayTime3, mainQueue, ^{
      NSLog(@"3秒之后添加到队列");
});
dispatch_after(delayTime2, mainQueue, ^{
       NSLog(@"2秒之后添加到队列");
});
NSLog(@"next task");
2015-11-19 15:50:19.369 Whisper[2725:172593] current task
2015-11-19 15:50:19.370 Whisper[2725:172593] next task
2015-11-19 15:50:21.369 Whisper[2725:172593] 2秒之后添加到队列
2015-11-19 15:50:22.654 Whisper[2725:172593] 3秒之后添加到队列

<p style = "text-indent:2em;font-size = 20px;">dispatch_after只是延时提交block,并不是延时后立即执行,并不能做到精确控制,需要精确控制的朋友慎用哦</p>

  1. dispatch_apply在给定的队列上多次执行某一任务,在主线程直接调用会阻塞主线程去执行block中的任务。
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
NSLog(@"current task");
dispatch_async(globalQueue, ^{
   dispatch_queue_t applyQueue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
   //第一个参数,3--block执行的次数
   //第二个参数,applyQueue--block任务提交到的队列
   //第三个参数,block--需要重复执行的任务
   dispatch_apply(3, applyQueue, ^(size_t index) {
          NSLog(@"current index %@",@(index));
          sleep(1);
   });
   NSLog(@"dispatch_apply 执行完成");
   dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
   dispatch_async(mainQueue, ^{
          NSLog(@"回到主线程更新UI");
  });
});
NSLog(@"next task");
2015-11-19 16:24:45.015 Whisper[4034:202269] current task
2015-11-19 16:24:45.016 Whisper[4034:202269] next task
2015-11-19 16:24:45.016 Whisper[4034:202347] current index 0
2015-11-19 16:24:45.016 Whisper[4034:202344] current index 1
2015-11-19 16:24:45.016 Whisper[4034:202345] current index 2
2015-11-19 16:24:46.021 Whisper[4034:202347] dispatch_apply 执行完成
2015-11-19 16:24:46.021 Whisper[4034:202269] 回到主线程更新UI
  1. dispatch_once保证在app运行期间,block中的代码只执行一次
  ShareManager的.h文件
 #import <Foundation/Foundation.h>
 @interface ShareManager : NSObject
 @property (nonatomic, copy) NSString *someProperty;
+ (ShareManager *)shareManager;
+ (ShareManager *)sharedManager;
@end

ShareManager的.m文件
#import "ShareManager.h"
@implementation ShareManager
static ShareManager *sharedManager = nil;
//GCD实现单例功能
+ (ShareManager *)shareManager
{
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
      sharedManager = [[self alloc] init];
  });
  return sharedManager;
 }
//在ARC下,非GCD,实现单例功能
+ (ShareManager *)sharedManager
{
  @synchronized(self) {
      if (!sharedManager) {
          sharedManager = [[self alloc] init];
      }
  }
  return sharedManager;
 }
- (instancetype)init{
  self = [super init];
  if (self) {
       _someProperty =@"Default Property Value";
  }
  return self;
}
@end

ShareManager的使用
#import "ShareManager.h"
在需要使用的函数中,直接调用下面的方法
ShareManager *share = [ShareManager sharedManager];
NSLog(@"share is %@",share.someProperty);
  1. dispatch_barrier_async 栅栏的作用
dispatch_queue_t conCurrentQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.conCurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(conCurrentQueue, ^{
      NSLog(@"dispatch 1");
});
dispatch_async(conCurrentQueue, ^{
       NSLog(@"dispatch 2");
});
dispatch_barrier_async(conCurrentQueue, ^{
       NSLog(@"dispatch barrier");
});
dispatch_async(conCurrentQueue, ^{
       NSLog(@"dispatch 3");
});
dispatch_async(conCurrentQueue, ^{
       NSLog(@"dispatch 4");
});
2015-11-19 18:12:34.125 Whisper[22633:297257] dispatch 1
2015-11-19 18:12:34.125 Whisper[22633:297258] dispatch 2
2015-11-19 18:12:34.126 Whisper[22633:297258] dispatch barrier
2015-11-19 18:12:34.127 Whisper[22633:297258] dispatch 3
2015-11-19 18:12:34.127 Whisper[22633:297257] dispatch 4
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