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串并行和同异步之间的关系

2017-08-16  本文已影响38人  刀客传奇

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版本号 时间
V1.0 2017.08.16

前言

ios中有串行和并行、同步和异步的概念,这些概念并不难,但是仍然需要大家好好的理解,这一篇就详细的和大家说说它们之间的关系,希望对大家有所帮助。

同异步和串并行之间的关系

首先我们看一下ios中同异步和队列串并行的关系,看一张很常见和经典的图。

同异步和串并行之间的关系

这张图很好的把他们的关系全部总结出来了,剩下的就看大家的理解了。


串行和并行

我们先看一下队列的概念。

队列是先进先出(FIFO)结构的,其主要的任务主要是负责线程的创建、回收工作,不论什么队列和什么任务都不需要程序员参与,减轻了程序员的工作。

队列主要分为:

下面看一张非常重要的图。

队列图

从图中可以看出串行队列、并行队列都属于默认优先级的GCD队列。

1. 串行

串行是一次只能执行一个任务。让任务一个接着一个地执行(一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)。

2. 并行

并行是一次能执行多个任务。可以让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程同时执行任务),并发功能只有在异步函数下才有效。


同步和异步

1. 同步

所谓同步,就是在发出一个调用时,在没有得到结果之前,该调用就不返回。但是一旦调用返回,就得到返回值了。注意这个返回是指CUP返回执行的数据段部分,所以目前来看只是阻塞了CPU的数据段部分 并不耽误CPU干别的 所以即使是同步也不见得是阻塞模式

换句话说,就是由调用者主动等待这个调用的结果。

2. 异步

所谓异步,就是调用在发出之后,这个调用就直接返回了,所以没有返回结果。换句话说,当一个异步过程调用发出后,调用者不会立刻得到结果。而是在调用发出后,被调用者通过状态、通知来通知调用者,或通过回调函数处理这个调用。


几个重要例子

1. 串行队列 + 异步任务

下面直接看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    [self serialAndAsync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//串行队列 + 异步任务

- (void)serialAndAsync
{
    //串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        //创建要执行的任务
        void(^task)() = ^{
            NSLog(@"%ld--%@",i, [NSThread currentThread]);
        };
        
        //将任务添加到队列
        dispatch_async(queue, task);
    }
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 22:37:20.295 JJOC[1512:40834] 0--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.296 JJOC[1512:40834] 1--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.296 JJOC[1512:40834] 2--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.296 JJOC[1512:40834] 3--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.296 JJOC[1512:40834] 4--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.297 JJOC[1512:40834] 5--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.297 JJOC[1512:40834] 6--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.297 JJOC[1512:40834] 7--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.297 JJOC[1512:40834] 8--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:37:20.298 JJOC[1512:40834] 9--<NSThread: 0x600000265440>{number = 3, name = (null)}

结论:由上可知

2. 串行队列 + 同步任务

下面还是直接看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];

    [self serialAndSync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//串行队列 + 同步任务

- (void)serialAndSync
{
    //串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        //创建要执行的任务
        void(^task)() = ^{
            NSLog(@"%ld--%@",i, [NSThread currentThread]);
        };
        
        //将任务添加到队列
        dispatch_sync(queue, task);
    }
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 22:41:37.427 JJOC[1661:44282] 0--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.428 JJOC[1661:44282] 1--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.428 JJOC[1661:44282] 2--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.428 JJOC[1661:44282] 3--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.429 JJOC[1661:44282] 4--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.429 JJOC[1661:44282] 5--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.429 JJOC[1661:44282] 6--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.429 JJOC[1661:44282] 7--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.429 JJOC[1661:44282] 8--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:41:37.430 JJOC[1661:44282] 9--<NSThread: 0x6000000643c0>{number = 1, name = main}

结论:由上可知

3. 并发队列 + 异步任务

还是直接看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    [self concurrentAndAsync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//并发队列 + 异步任务

- (void)concurrentAndAsync
{
    //并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        //创建要执行的任务
        void(^task)() = ^{
            NSLog(@"%ld--%@",i, [NSThread currentThread]);
        };
        
        //将任务添加到队列
        dispatch_async(queue, task);
    }
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50520] 1--<NSThread: 0x60800006cdc0>{number = 4, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50517] 2--<NSThread: 0x600000073c40>{number = 5, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50518] 0--<NSThread: 0x60800006ca00>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50539] 3--<NSThread: 0x600000073d40>{number = 6, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50540] 4--<NSThread: 0x600000073c80>{number = 7, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50520] 5--<NSThread: 0x60800006cdc0>{number = 4, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50517] 6--<NSThread: 0x600000073c40>{number = 5, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.200 JJOC[1946:50518] 7--<NSThread: 0x60800006ca00>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.201 JJOC[1946:50541] 8--<NSThread: 0x600000073880>{number = 8, name = (null)}
2017-08-16 22:50:09.201 JJOC[1946:50539] 9--<NSThread: 0x600000073d40>{number = 6, name = (null)}

结论:由上可知

4. 并发队列 + 同步任务

下面看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    [self concurrentAndSync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//并发队列 + 同步任务

- (void)concurrentAndSync
{
    //并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        //创建要执行的任务
        void(^task)() = ^{
            NSLog(@"%ld--%@",i, [NSThread currentThread]);
        };
        
        //将任务添加到队列
        dispatch_sync(queue, task);
    }
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 22:57:16.705 JJOC[2271:56082] 0--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.706 JJOC[2271:56082] 1--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.706 JJOC[2271:56082] 2--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.706 JJOC[2271:56082] 3--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.706 JJOC[2271:56082] 4--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.707 JJOC[2271:56082] 5--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.707 JJOC[2271:56082] 6--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.707 JJOC[2271:56082] 7--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.707 JJOC[2271:56082] 8--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}
2017-08-16 22:57:16.707 JJOC[2271:56082] 9--<NSThread: 0x608000068540>{number = 1, name = main}

结论:由上可知

5. 主队列 + 同步任务

看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    [self mainAndSync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//主队列 + 同步任务

- (void)mainAndSync
{
    //主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    NSLog(@"线程 = %@",[NSThread currentThread]);
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"thread = %@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@"我被阻塞了");
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 23:20:23.406 JJOC[2985:72806] 线程 = <NSThread: 0x600000067340>{number = 1, name = main}

结论:由上可知NSLog(@"我被阻塞了");并没有执行和输出,也就是说主线程发生了死锁。这里要说一下发生死锁的原因:在主队列开启同步任务,因为主队列是串行队列,里面的线程是有顺序的,先执行完一个线程才执行下一个线程,而主队列始终就只有一个主线程,主线程是不会执行完毕的,因为他是无限循环的,除非关闭应用程序。因此在主线程开启一个同步任务,同步任务会想抢占执行的资源,而主线程任务一直在执行某些操作,不肯放手。两个的优先级都很高,最终导致死锁,阻塞线程了。

6. 主队列 + 异步任务

下面还是直接看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
        
    [self mainAndAsync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//主队列 + 异步任务

- (void)mainAndAsync
{
    //主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        //创建要执行的任务
        void(^task)() = ^{
            NSLog(@"%ld--%@",i, [NSThread currentThread]);
        };
        
        //将任务添加到队列
        dispatch_async(queue, task);
    }
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 23:26:27.616 JJOC[3226:78118] 0--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.616 JJOC[3226:78118] 1--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.616 JJOC[3226:78118] 2--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.617 JJOC[3226:78118] 3--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.617 JJOC[3226:78118] 4--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.617 JJOC[3226:78118] 5--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.617 JJOC[3226:78118] 6--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.618 JJOC[3226:78118] 7--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.618 JJOC[3226:78118] 8--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:26:27.618 JJOC[3226:78118] 9--<NSThread: 0x600000077ac0>{number = 1, name = main}

结论:由上可知

7. 全局队列 + 同步任务

直接看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    [self mainAndAsync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//全局队列 + 同步任务

- (void)globalAndSync
{
    //全局队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        //创建要执行的任务
        void(^task)() = ^{
            NSLog(@"%ld--%@",i, [NSThread currentThread]);
        };
        
        //将任务添加到队列
        dispatch_sync(queue, task);
    }
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 23:31:38.182 JJOC[3381:82695] 0--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.183 JJOC[3381:82695] 1--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.183 JJOC[3381:82695] 2--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.183 JJOC[3381:82695] 3--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.184 JJOC[3381:82695] 4--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.184 JJOC[3381:82695] 5--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.184 JJOC[3381:82695] 6--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.184 JJOC[3381:82695] 7--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.184 JJOC[3381:82695] 8--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}
2017-08-16 23:31:38.185 JJOC[3381:82695] 9--<NSThread: 0x600000068a80>{number = 1, name = main}

结论:由上可知

8. 全局队列 + 异步任务

下面还是直接看代码。

#import "JJQueueStatusVC.h"

@interface JJQueueStatusVC ()

@end

@implementation JJQueueStatusVC

#pragma mark - Override Base Function

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    self.view.backgroundColor = [UIColor whiteColor];
    
    [self globalAndAsync];
}

#pragma mark - Object Private Function

//全局队列 + 异步任务

- (void)globalAndAsync
{
    //全局队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    for (NSInteger i = 0; i < 10; i ++) {
        //创建要执行的任务
        void(^task)() = ^{
            NSLog(@"%ld--%@",i, [NSThread currentThread]);
        };
        
        //将任务添加到队列
        dispatch_async(queue, task);
    }
}

@end

下面看输出结果

2017-08-16 23:34:46.735 JJOC[3515:85791] 2--<NSThread: 0x608000261c00>{number = 5, name = (null)}
2017-08-16 23:34:46.735 JJOC[3515:85790] 0--<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2017-08-16 23:34:46.735 JJOC[3515:85809] 1--<NSThread: 0x600000268080>{number = 4, name = (null)}
2017-08-16 23:34:46.735 JJOC[3515:85793] 3--<NSThread: 0x600000268400>{number = 6, name = (null)}
2017-08-16 23:34:46.735 JJOC[3515:85811] 4--<NSThread: 0x608000262380>{number = 7, name = (null)}
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结论:由上可知

参考文章

1. iOS中多线程知识总结:进程、线程、GCD、串行队列、并行队列、全局队列、主线程队列、同步任务、异步任务等(有示例代码)

后记

未完,待续~~~

秋天码头
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