iOS多线程详细说明(GCD篇－就是个玩儿)

2017-01-13 本文已影响241人会飞的大马猴

相信对于一些开发者，这个词并不陌生，而且面试中经常会被问到。开发过程中我们也会经常用到，单例、延时、遍历、异步操作...今天就来细说一下GCD是啥，是用来干啥的

GCD全称为Grand Central Dispatch,GCD是一套低层级的C API，通过 GCD，开发者只需要向队列中添加一段代码块(block或C函数指针)，而不需要直接去操作线程。

进入正题之前，我们先来了解几个概念

1.进程：一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。可以理解成一个运行中的应用程序(比如我的妈妈在做饭）自己可以呼出任务管理器，里面都是进程。

2.线程：程序执行流的最小单元，线程是进程中的一个实体。通俗的理解就是 [妈妈在做饭，其中手在切菜(一个线程),耳朵在听音乐(另外一个线程)]
3.同步：只能在当前线程按先后顺序依次执行，不开启新线程 [妈妈做饭:只能锅里先倒油(线程1)，才能炒菜(线程2)，不倒油是炒不了菜的]。
4.异步：可以在当前线程开启多个新线程执行，可不按顺序执行
[妈妈在炒菜的时候(线程1)，米饭是在煮的(线程2)]。
5.队列：装载线程任务的队形结构。
6.并发：线程执行可以同时一起进行执行(对应异步)。
7.串行：线程执行只能依次逐一先后有序的执行(对应同步)。

GCD有几种Queue(队列)

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, Main queue 可以通过dispatch_get_main_queue()来获取。
2.****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。 Global queue 可以通过调用dispatch_get_global_queue函数来获取（可以设置优先级）
3.****Custom queue**** (自定义队列): 可以为串行，也可以为并发。Custom queue 可以通过dispatch_queue_create()来获取；
4.****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。Group queue 可以通过调用dispatch_group_create()来获取，通过dispatch_group_notify,可以直接监听组里所有线程完成情况。

关于线程

dispatch_asyn和dispatch_sync添加任务到dispatch队列时，是否创建线程呢，那么创建线程是创建一个呢还是多个呢?

1.dispatch_sync添加任务到队列，不会创建新的线程都是在当前线程中处理的。无论添加到串行队列里或者并行队列里，都是串行效果，因为这个方法是等任务执行完成以后才会返回。

2.dispatch_async添加任务到

2.1：mainQueue不创建线程，在主线程中串行执行
2.2：globalQueue 和并行队列：根据任务系统决定开辟线程个数
2.3：串行对列：创建一个线程：串行执行。

贴代码的时间段了

1.异步主线程(一般用做刷新UI操作)

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"123");
    //异步 主线程 串行队列  这个相当于放在主线程的最后面去执行的 (FIFO)
    dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
    dispatch_async(mainQueue, ^{
        NSLog(@"我是获取主队列执行的任务1 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(mainQueue, ^{
        NSLog(@"我是获取主队列执行的任务2 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(mainQueue, ^{
        NSLog(@"我是获取主队列执行的任务3 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"主线程的结尾 %@",[NSThread currentThread]);
    sleep(2);//?< 卡住主线程2秒
}

打印结果:
123
主线程的结尾** <NSThread: 0x60800007d780>{number = 1, name = main}**
我是获取主队列执行的任务1 <NSThread: 0x60800007d780>{number = 1, name = main}
我是获取主队列执行的任务2 <NSThread: 0x60800007d780>{number = 1, name = main}
我是获取主队列执行的任务3 <NSThread: 0x60800007d780>{number = 1, name = main}

//关键字：**dispatch_async**---异步执行，也就是说block里面代码的执行，跟当前didload 里面的没关系 所有当碰到直接略过，由于是**dispatch_get_main_queue()** 所以当主线程结束的时候 3个任务才执行。(**主线程一般用来刷新UI操作,这个是由顺序的哟,为什么会有顺序呢，因为这些任务所在的队列是串行队列，在添加任务时候，是按照代码的顺序来的，所以在执行的时候要保证FIFO(先进先出)的原则来执行**)

###2.同步 主线程(死锁---禁忌)

//同步主线程串行死锁

(void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
NSLog(@"我是死锁的上面");
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"我是死锁线程:%@",[NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"我是死锁的下面");
}

>打印结果:
我是死锁的上面
***为什么会出现这种情况呢 我给大家画一个图 就很好明白了***

![Paste_Image.png](http:https://img.haomeiwen.com/i4241428/8af55b01905d6087.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/200)

>**dispatch_get_main_queue()** 刚才已经介绍过了 ，是将任务放在最底下，也就是当主线程的该走的都走完了，没啥事了 才处理你的任务，**dispatch_sync** (同步),也就是说要等block里的任务执行完才能继续往下走，要不然就卡住
**看一下上图，整个程序要等block里面的执行完才能执行，而block的执行需要整个程序走完才能执行，两个东西互相都在等，那么永远都不能见面**

###2.异步 其它线程(一般的耗时操作:I/O操作，上传照片...)

(void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
NSLog(@"123");
//异步子线程并行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"异步1 线程 :%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"异步2 线程 :%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
sleep(2);
NSLog(@"异步3 线程 :%@",[NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"456");
NSLog(@"主线程即将结束 %@",[NSThread currentThread]);
}


>```
打印结果:
123
456
异步1 线程:<NSThread: 0x608000270740>{number = 6, name = (null)}
异步2 线程:<NSThread: 0x60000026e540>{number = 7, name = (null)}
主线程即将结束<NSThread: 0x60000007da00>{number = 1, name = main}
异步3 线程 :<NSThread: 0x608000270100>{number = 8, name = (null)}

这里面我让任务3卡当前线程2秒，我们可以看到，主线程依然往下走了，说明这个3个任务的执行完全跟主线程没有关系

Global Queue 的优先级

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN

dispatch_queue_t globaleQueue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
dispatch_queue_t globaleQueue2 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_queue_t globaleQueue3 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);
dispatch_queue_t globaleQueue4 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0);

dispatch_async(globaleQueue1, ^{
   NSLog(@"我是任务1 %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(globaleQueue3, ^{
    NSLog(@"我是任务3 %@",[NSThread currentThread]);
});

dispatch_async(globaleQueue4, ^{
    NSLog(@"我是任务4 %@",[NSThread currentThread]);
});

dispatch_async(globaleQueue2, ^{
    NSLog(@"我是任务2 %@",[NSThread currentThread]);
});

我是任务1 <NSThread: 0x600000274dc0>{number = 6, name = (null)}
我是任务2 <NSThread: 0x600000274440>{number = 8, name = (null)}
我是任务3 <NSThread: 0x600000274080>{number = 7, name = (null)}
我是任务4 <NSThread: 0x60800026d480>{number = 9, name = (null)}

PS:异步发送的，但是无论我们运行多少次，看到的结果都是有顺序的，也就验证了优先级的事情

前3个我就不做过多的介绍了，看字面意思就大概清楚了，哪个queue的优先级最高，当然是high喽！主要介绍的就是这个DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND，我们先来看它后面那个是什么(INT16_MIN)

INT16_MIN

我们可以看到，苹果的源码里我们看的很清楚前 3 个优先级的级别分别是2、0、-2，也就是说2是最高的， -2是最低的. INT16_MIN是个什么鬼！？字面上理解，16位最小值（ Minimum value of a signed 16-bit integer）-2^15（- 32768 ），至于为什么是- 32768 ，这个涉及到一点计算机基础（补码），自行查阅。
说了一堆废话也就是说DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND优先级最低，那么有人就会问，我们什么时候会用到这个DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND呢？还要补充一点知识 Throttle 机制,这里不做过多介绍(因为我不知道，嘻嘻！)

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND应用场景

对于重度磁盘I/O依赖的后台任务，如果对实时性要求不高，放到DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND Queue中是个好习惯，对系统更友好（别人的话）
也就是说，一些非常耗时的操作，但是啥时候执行完都成，那就放在最后喽，反正我不要立刻看到结果，这个时候就用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND

3.Custom Queue

//子线程  串行队列
//DISPATCH_QUEUE_SERIAL              串行
//DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT          并行
//DISPATCH_QUEUE_SERIAL_INACTIVE     串行不活跃的
//DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT_INACTIVE 并行不活跃的

dispatch_queue_t customQueue = dispatch_queue_create("key", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(customQueue, ^{
     //任务
     NSLog(@"我是自定义任务 %@",[NSThread currentThread]);
});

这个东西如果要用的话，用前两个就足够了

4.Dispatch_Group(监听任务完成情况)

dispatch_group_t 主要跟 dispatch_group_notify来配合使用，当放在 dispatch_group_t 里面的队列和任务都完成以后，会响应dispatch_group_notify

dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); //?< 创建一个组
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); //?< 创建一个全局队列

dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"任务1  %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"任务2  %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"任务3  %@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"任务4  %@",[NSThread currentThread]);
});
//这一定要放在添加队列的后面
dispatch_group_notify(group, globalQueue, ^{
    NSLog(@"结束了 %@",[NSThread currentThread]);
});

打印结果:
任务1 <NSThread: 0x608000270000>{number = 6, name = (null)}
任务2 <NSThread: 0x600000275880>{number = 5, name = (null)}
任务3 <NSThread: 0x60800026fc40>{number = 4, name = (null)}
任务4 <NSThread: 0x60800026e540>{number = 3, name = (null)}
结束了 <NSThread: 0x608000270000>{number = 6, name = (null)}

5.Dispatch Semaphore（信号量）

dispatch_semaphore_create; //创建一个信号量
dispatch_semaphore_wait   让那个信号量－1
dispatch_semaphore_signal 让那个信号量＋1

先说说信号量的工作原理，当我初始化一个信号量的时候，会给他一个初始值 **dispatch_semaphore_create(1) **，然后我们调用 dispatch_semaphore_wait(上面的信号量对象, DISPATCH_TIME_FOREVER) 会检测那个信号量的值是否大于 0 ，如果大于0就继续执行下面的代码，并把那个信号量的值－1，如果小于等于0 那么当前线程就会卡到这一句，等待信号量的值增加并且大于 0
dispatch_semaphore_signal 就是用来增加信号量的值的，下面我们看一段代码

    //1.创建信号量 并且设置为10
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(10);
    //2.创建个queue
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {   // 由于是异步执行的，所以每次循环Block里面的dispatch_semaphore_signal根本还没有执行就会执行dispatch_semaphore_wait，从而semaphore-1.当循环10此后，semaphore等于0，则会阻塞线程，直到执行了Block的dispatch_semaphore_signal 才会继续执行
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"%i",i);
            sleep(2);
            // 每次发送信号则semaphore会+1，
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        });
    }

打印结果：
每两秒钟打印10次，就不贴了

6.Dispatch Barrier(类似信号量的东西[Barrier:障碍物])

dispatch_barrier_async 这个东西用作依赖关系，举个例子： (1,2,3任务)执行完 -->barrier任务 -->(4,5,6任务)

dispatch_queue_t barrierQueue = dispatch_queue_create("barrier", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);//?< 自定义以个并发队列

dispatch_async(barrierQueue, ^{
    NSLog(@"任务1");
});
dispatch_async(barrierQueue, ^{
    NSLog(@"任务2");
});
dispatch_async(barrierQueue, ^{
    NSLog(@"任务3");
});

// 会等待 队列里面之前的任务都完成以后在执行下面的
dispatch_barrier_async(barrierQueue, ^{
    sleep(5);
    NSLog(@"barrier任务");
});

NSLog(@"mark-----1");

dispatch_async(barrierQueue, ^{
    NSLog(@"任务4");
});

NSLog(@"mark-----2");

dispatch_async(barrierQueue, ^{
    NSLog(@"任务5");
});
dispatch_async(barrierQueue, ^{
    NSLog(@"任务6");
});

打印结果:
2017-01-16 13:49:22.138 xxx[1690:159260] mark-----1
2017-01-16 13:49:22.138 xxx[1690:219423] 任务1
2017-01-16 13:49:22.138 xxx[1690:219424] 任务3
2017-01-16 13:49:22.138 xxx[1690:219414] 任务2
2017-01-16 13:49:22.139 xxx[1690:159260] mark-----2
(这之间延迟5秒)
2017-01-16 13:49:27.141 xxx[1690:219414] barrier任务
2017-01-16 13:49:27.142 xxx[1690:219414] 任务4
2017-01-16 13:49:27.142 xxx[1690:219424] 任务5
2017-01-16 13:49:27.142 xxx[1690:219423] 任务6

>我们很清楚的可以看到 barrier任务是在 任务1、2、3完成以后执行的，也就是在barrier任务执行的时候 4、5、6的任务是没有执行的

>这里有一点值得注意的是 我们的 **barrier任务** 是 **异步** 发送的,如果改成 dispatch_barrier_sync(同步)会是什么样子呢？ 我们直接看下打印出来的结果吧
>```
打印结果:
2017-01-16 13:56:46.256 xxx[1772:226370] 任务1
2017-01-16 13:56:46.256 xxx[1772:226346] 任务2
2017-01-16 13:56:46.256 xxx[1772:226347] 任务3
(这之间延迟5秒)
2017-01-16 13:56:51.258 xxx[1772:226302] barrier任务
2017-01-16 13:56:51.259 xxx[1772:226302] mark-----1
2017-01-16 13:56:51.259 xxx[1772:226302] mark-----2
2017-01-16 13:56:51.259 xxx[1772:226347] 任务4
2017-01-16 13:56:51.260 xxx[1772:226346] 任务5
2017-01-16 13:56:51.260 xxx[1772:226370] 任务6

这里我们注意的是mark------1 和 mark------2的位置,也就是说 dispatch_barrier_async 会卡住线程因为是同步发送的。

最前面我们提到的死锁又来了

既然dispatch_barrier_async会卡住线程，那么如果所插入的队列是 The main queue（主线程串行队列)

Paste_Image.png

打印结果:
2017-01-16 14:05:47.324 xxx[1810:234790] 我是死锁的上面


#7.Dispatch Apply
>dispatch_apply函数是dispatch_sync函数和Dispatch Group的关联API,该函数按指定的次数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等到全部的处理执行结束

dispatch_queue_t applyQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

dispatch_async(applyQueue, ^{
NSLog(@"内部执行的任务1 线程%@",[NSThread currentThread]);
sleep(2);
NSLog(@"内部执行的任务2 线程%@",[NSThread currentThread]);
});

dispatch_apply(10, applyQueue, ^(size_t index) {
NSLog(@"我是插入的第%zu次 %@",index,[NSThread currentThread]);
});

2017-01-16 14:11:38.075 xxx[1827:240047] 我是插入的第0次 <NSThread: 0x600000075280>{number = 1, name = main}
2017-01-16 14:11:38.075 xxx[1827:240081] 内部执行的任务1 线程<NSThread: 0x608000263c40>{number = 3, name = (null)}
2017-01-16 14:11:38.075 xxx[1827:240083] 我是插入的第1次 <NSThread: 0x6080002627c0>{number = 4, name = (null)}
2017-01-16 14:11:38.076 xxx[1827:240214] 我是插入的第2次 <NSThread: 0x608000262680>{number = 5, name = (null)}
2017-01-16 14:11:38.076 xxx[1827:240215] 我是插入的第3次 <NSThread: 0x608000264180>{number = 6, name = (null)}
2017-01-16 14:11:38.076 xxx[1827:240047] 我是插入的第4次 <NSThread: 0x600000075280>{number = 1, name = main}
2017-01-16 14:11:38.076 xxx[1827:240083] 我是插入的第5次 <NSThread: 0x6080002627c0>{number = 4, name = (null)}
2017-01-16 14:11:38.076 xxx[1827:240214] 我是插入的第6次 <NSThread: 0x608000262680>{number = 5, name = (null)}
2017-01-16 14:11:38.077 xxx[1827:240047] 我是插入的第8次 <NSThread: 0x600000075280>{number = 1, name = main}
2017-01-16 14:11:38.076 xxx[1827:240215] 我是插入的第7次 <NSThread: 0x608000264180>{number = 6, name = (null)}
2017-01-16 14:11:38.077 xxx[1827:240083] 我是插入的第9次 <NSThread: 0x6080002627c0>{number = 4, name = (null)}
2017-01-16 14:11:40.078 xxx[1827:240081] 内部执行的任务2 线程<NSThread: 0x608000263c40>{number = 3, name = (null)}

>这个单纯的插入任务。。

##好了,累了！容我抽支烟

iOS多线程详细说明(GCD篇－就是个玩儿)

进入正题之前，我们先来了解几个概念

GCD有几种Queue(队列)

关于线程

贴代码的时间段了

1.异步主线程(一般用做刷新UI操作)

Global Queue 的优先级

INT16_MIN

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND应用场景

3.Custom Queue

4.Dispatch_Group(监听任务完成情况)

5.Dispatch Semaphore（信号量）

6.Dispatch Barrier(类似信号量的东西[Barrier:障碍物])

最前面我们提到的死锁又来了

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Global Queue 的优先级

INT16_MIN

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