Swift 5.1 - GCD使用总结
在swift中GCD采用链式调用，较OC而言使用方式更为简单，可读性更高。全文代码均默认在主线程中执行。
队列的获取与创建
//串行队列
let serial = DispatchQueue(label: "serial",attributes: .init(rawValue:0))
//并发队列
let concurrent = DispatchQueue(label: "serial",attributes: .concurrent)
//主队列
let mainQueue = DispatchQueue.main
//全局队列
let global = DispatchQueue.global()
GCD队列都遵循先进先出（FIFO）。所以往并发队列中添加同步任务，其执行顺序和任务的添加顺序相同。全局队列在功能上和并发队列是等价的，所以需要并发队列时，首选使用系统的全局队列。
这里要注意一点并发队列不能称为并行队列。请参考并发和并行的区别。
同步任务与异步任务
主队列+同步任务——死锁
同步任务会阻塞线程，在如下代码中需要优先执行print(2)，等待其执行后才能继续往下，但是主队列为串行队列，需要等待当前任务执行完成后才能执行后加入队列的print(2)任务，造成相互等待。
print(1)
DispatchQueue.main.sync {
print(2)
}
print(3)
主队列+异步任务——依次执行（不开启新线程）
以下代码中的print(2)任务会添加到主队列的最后。又由于主线程+异步任务不会开启新线程，以下代码输出1 3 2，顺序固定不变。
print(1)
DispatchQueue.main.async {
print(2)
}
print(3)
串行队列+同步任务——依次执行
以下代码不管每个任务休眠时间多长，输出顺序始终为0...10
//串行队列
let serial = DispatchQueue(label: "serial",attributes: .init(rawValue:0))
for i in 0...10 {
serial.sync {
sleep(arc4random()%3)//休眠时间随机
print(i)
}
}
串行队列+异步任务——开启一个新线程依次执行
以下代码输出顺序始终为0...10，并且for循环中的Thread.current的输出始终为同一个新线程
//串行队列
let serial = DispatchQueue(label: "serial",attributes: .init(rawValue:0))
print(Thread.current)//主线程
for i in 0...10 {
serial.async {
sleep(arc4random()%3)//休眠时间随机
print(i,Thread.current)//子线程
}
}
并发队列+同步任务——依次执行
以下代码输出顺序始终为0...10,且线程始终为主线程
for i in 0...10 {
DispatchQueue.global().sync {
sleep(arc4random()%3)//休眠时间随机
print(i,Thread.current)
}
}
并发队列+异步任务——开启多个线程并发执行
以下代码输出顺序随机，且线程信息不同。注意：这里可能不会输出11个不同的线程信息，经过代码测试发现当一个线程的任务执行完成后，如果队列中还有任务，此线程会继续被调度执行后续任务。 将任务数增多，结果更明显。
for i in 0...10 {
DispatchQueue.global().async {
sleep(arc4random()%3)//休眠时间随机
print(i,Thread.current)
}
}
并发队列——最大并发数
GCD并不能无限制的创建线程，如下代码其实最多创建64个子线程，意味着最大并发数为64。参考
for i in 0...1000 {
DispatchQueue.global().async {
print(i,Thread.current)
sleep(10000)
}
}
GCD 栅栏
在swift中栅栏不再是一个单独的方法。而是DispatchWorkItemFlags结构体中的一个属性。sync/async方法的其中一个参数类型即为DispatchWorkItemFlags，所以使用代码如下。这样的调用方式可以更好的理解栅栏，其实它就是一个分隔任务，将其添加到需要栅栏的队列中，以分隔添加前后的其他任务。以下代码栅栏前后均为并发执行。如果将添加栅栏修改为sync则会阻塞当前线程。
for i in 0...10 {
DispatchQueue.global().async {
print(i)
}
}
DispatchQueue.global().async(flags: .barrier) {
print("this is barrier")
}
for i in 11...20 {
DispatchQueue.global().async {
print(i)
}
}
GCD group
队列组一般用来处理任务的依赖，比如需要等待多个网络请求返回后才能继续执行后续任务。
使用notify添加结束任务
必须要等待group中的任务执行完成后才能执行，无法定义超时。
override func viewDidLoad() {
let group = DispatchGroup()
for i in 0...10 {
DispatchQueue.global().async(group: group) {
sleep(arc4random()%3)//休眠时间随机
print(i)
}
}
//queue参数表示以下任务添加到的队列
group.notify(queue: DispatchQueue.main) {
print("group 任务执行结束")
}
}
使用wait进行等待——可定义超时
let group = DispatchGroup()
for i in 0...10 {
DispatchQueue.global().async(group: group) {
sleep(arc4random()%10)//休眠时间随机
print(i)
}
}
switch group.wait(timeout: DispatchTime.now()+5) {
case .success:
print("group 任务执行结束")
case .timedOut:
print("group 任务执行超时")
}
enter()与leave()
enter()是标示一个任务加入到队列，leave()标识一个队列中的任务执行完成。
注意：enter()与leave()必须成对调用。
如果enter()后未调用leave()则不会触发notify，wait也只会timeout。
如果leave()之前没有调用enter()则会引起crash。
信号量 semaphore
GCD 中的信号量是指 Dispatch Semaphore，是持有计数的信号。类似于过高速路收费站的栏杆。可以通过时，打开栏杆，不可以通过时，关闭栏杆。在 Dispatch Semaphore 中，使用计数来完成这个功能，计数为0时等待，不可通过。计数为1或大于1时，计数减1且不等待，可通过。
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 0)//创建一个信号量，并初始化信号总量
semaphore.signal()//发送一个信号让信号量加1
semaphore.wait()//可以使总信号量减1，当信号总量为0时就会一直等待（阻塞所在线程），否则就可以正常执行。
信号量处理线程同步
将异步执行任务转化为同步执行任务。如必须等待异步的网络请求返回后才能执行后续任务时。
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 0)
DispatchQueue.global().async {
sleep(arc4random()%5)//休眠时间随机
print("completed")
semaphore.signal()
}
switch semaphore.wait(timeout: DispatchTime.now()+10) {//信号量为0，调用wait后阻塞线程
case .success:
print("success")
case .timedOut:
print("timeout")
}
print("over")
信号量控制最大并发数
在Operation中可以通过maxConcurrentOperationCount轻松实现控制最大并发数，GCD中需要借助信号量实现。以下代码就限制了最多两个任务并发执行。
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 2)
for i in 0...10 {
semaphore.wait()//当信号量为0时，阻塞在此
DispatchQueue.global().async {
sleep(3)
print(i,Thread.current)
semaphore.signal()//信号量加1
}
print("=======================")
}
使用DispatchSemaphore加锁
非线程安全，即当一个变量可能同时被多个线程修改。以下代码如果不使用信号量输出是随机值。
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 1)
var i = 0
for _ in 1...10 {
DispatchQueue.global().async {
semaphore.wait()//当信号量为0时，阻塞在此
for _ in 1...10 {
i += 1
}
print(i)
semaphore.signal()//信号量加1
}
}
延时任务
使用GCD执行延时任务指定的并不是任务的执行时间，而是加入队列的时间。所以执行时间可能不太精确。但是任务是通过闭包加入，相较performSelectorAfterDelay可读性更好，也更安全。
DispatchQueue.global().asyncAfter(deadline: DispatchTime.now()+2) {
print("延时任务")
}
dispatch_once
在swift3以后dispatch_once被废弃。swift中有更好的定义单例和一次性代码的方式。
DispatchWorkItem与任务取消
DispatchWorkItem其实就是用来代替OC中的dispatch_block_t。如果任务是通过DispatchWorkItem定义。在执行之前，可以执行取消操作。注意即使任务已经加入队列，只要还未执行就可以进行取消，但是无法判断任务在队列中的状态，所以一般会根据加入队列的时间确定是否可以取消。
let workItem = DispatchWorkItem {
print("延时任务")
}
DispatchQueue.global().asyncAfter(deadline: DispatchTime.now()+2, execute: workItem)
sleep(1)
workItem.cancel()
DispatchWorkItem主动执行
let workItem = DispatchWorkItem {
print("workItem")
}
workItem.perform()
等待DispatchWorkItem执行完成
let workItem = DispatchWorkItem {
sleep(3)
print("workItem")
}
DispatchQueue.global().async(execute: workItem)
switch workItem.wait(timeout: DispatchTime.now()+5) {
case .success:
print("success")
case .timedOut:
print("timeout")
}
DispatchWorkItem执行完成通知
let workItem = DispatchWorkItem {
sleep(3)
print("workItem")
}
DispatchQueue.global().async(execute: workItem)
workItem.notify(queue: DispatchQueue.main) {
print("completed")
}
参考：
