11--多线程05--GCD队列优先级

2021-07-19 本文已影响0人修_远

想了许久，还是决定将GCD的内容尽量写得简单一点，所以多分几个章节，每个章节内容尽量少。

一、如何创建一个队列

GCD提供了3个创建队列的API，下面就通过这是三个API来看看队列的优先级中的那些事。

1.1 dispatch_get_main_queue()

测试代码：

dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

接受参数：void
输出结果1：po mainQueue

(lldb) po mainQueue
<OS_dispatch_queue_main: com.apple.main-thread[0x1003364c0] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = com.apple.root.default-qos.overcommit[0x100336940], width = 0x1, state = 0x001ffe1000000304, in-flight = 0, thread = 0x307 }>

OS_dispatch_queue_main: com.apple.main-thread[0x1003364c0]：主队列队列类型：OS_dispatch_queue_main，标签：com.apple.main-thread，[0x1003364c0]：队列的地址；
xref/ref/sref = 1：ref一般表示引用，只要是对象，都满足ARC里面的引用计数规则，所以这三个属性应该是表示某种引用计数。但这个1表示的是自己的引用计数，还是target的引用计数还无法确定，答案可能藏在后面的分析中；
target = com.apple.root.default-qos.overcommit[0x100336940]：让人耳目一新的属性出来的，主队列仍然是依赖于某个队列，这个队列又有啥特点呢？
width = 0x1：这个简单，串行队列，宽度为1，表示任务只能逐个执行；
state = 0x001ffe1000000304：是一个地址，因为对内存地址的取值不太清楚😣，所以这里也无法确定是一个对象地址，还是表示一个值，希望后面的分析中还能看到；
in-flight = 0：第一次见，这里也不做展开分析，重点是队列的优先级；
thread = 0x307：众所周知，系统会给主队列分配一个主线程；

输出结果2：

(lldb) po 0x100336940
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.default-qos.overcommit[0x100336940] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

OS_dispatch_queue_global：主线程所依赖的队列是一个全局队列，有点意思😁；
target：target为空，表示已经没有所依赖的队列了；

1.2 dispatch_get_global_queue()

测试代码：

// 全局队列（默认优先级）
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
NSLog(@"globalQueue : %@", globalQueue);
// 全局队列（高优先级）
dispatch_queue_t globalQueueHigh = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
NSLog(@"globalQueueHigh : %@", globalQueueHigh);
// 全局队列（低优先级）
dispatch_queue_t globalQueueLow = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);
NSLog(@"globalQueueLow : %@", globalQueueLow);

接受参数：

intptr_t identifier：队列优先级，只接受下面四个值：

- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH:         QOS_CLASS_USER_INITIATED
- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT:      QOS_CLASS_DEFAULT
- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW:          QOS_CLASS_UTILITY
- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND:   QOS_CLASS_BACKGROUND

uintptr_t flags：一个预留参数，目前只接受0，其他任何值都会返回NULL；

输出结果：

(lldb) po globalQueue
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.default-qos[0x1003368c0] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po globalQueueHigh
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.user-initiated-qos[0x1003369c0] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po globalQueueLow
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.utility-qos[0x1003367c0] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

这是三个不同的队列，而且地址是相邻的，间距128字节，可能是队列size，；
这三个队列都是OS_dispatch_queue_global类型的队列，而且target都为空，有可能是根队列。主队列所依赖的队列地址为：0x100336940，与0x1003367c0中间还有两个间距，将它们打印出来瞅瞅；

输出结果2：

po 0x1003365c0
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.maintenance-qos[0x1003365c0] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x1003366c0
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.background-qos[0x1003366c0] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

结果不负众望，确实有两个队列，而且队列标签还不尽相同，分别是：com.apple.root.maintenance-qos、com.apple.root.background-qos；
既然有规律，那就按照这个规律打印更多的地址试试看；

输出结果3：

 po 0x100336Ac0
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.user-interactive-qos[0x100336ac0] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x100336Bc0
4298337216

(lldb) po 0x100336Cc0
4298337472

(lldb) po 0x100336Dc0
4298337728

(lldb) po 0x100336Ec0
4298337984

(lldb) po 0x100336Fc0
4298338240

很可惜，只找到了地址：0x100336ac0所对应的队列，听说有12种，但目前只看到了6种，会不会是我们创建的队列不够多，而根队列的加载方式属于懒加载，所以才无法找到其他的几条队列呢？
这个问题就放在第二轮，创建更多类型的队列之后再验证。

1.3 dispatch_queue_create()

前面两个方法都是获取系统给我们提供的队列，GCD也提供了API给我们自己创建队列，上代码。

测试代码：

// 并行队列（默认优先级）
dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.xy.concurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
NSLog(@"concurrentQueue : %@", concurrentQueue);
// 串行队列（默认优先级）
dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.xy.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
NSLog(@"serialQueue : %@", serialQueue);

接受参数：
1. label：队列的标签；
2. dispatch_queue_attr_t attr：可以有两种值：
  - 预定义好的属性：DISPATCH_QUEUE_SERIAL、DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT，分别表示串行和并行队列；
  - 通过dispatch_queue_attr_make_with_创建特定的属性
输出结果：

(lldb) po serialQueue
<OS_dispatch_queue_serial: com.xy.serialQueue[0x100504490] = { xref = 1, ref = 1, sref = 1, target = com.apple.root.default-qos.overcommit[0x100336940], width = 0x1, state = 0x001ffe2000000000, in-flight = 0}>

(lldb) po concurrentQueue
<OS_dispatch_queue_concurrent: com.xy.concurrentQueue[0x100504200] = { xref = 1, ref = 1, sref = 1, target = com.apple.root.default-qos[0x1003368c0], width = 0xffe, state = 0x0000041000000000, in-flight = 0}>

串行队列serialQueue的目标队列0x100336940，跟主队列的目标队列是同一个；
并行队列concurrentQueue的目标队列0x1003368c0，就是我们上面定义的globalQueue，默认优先级的全局队列；

1.4 dispatch_queue_attr_t属性

对于dispatch_queue_create方法，除了接受两个预定义的类型，还接受dispatch_queue_attr_t类型，而GCD中提供了dispatch_queue_attr_t类型的三种构造方法，因为本章主要研究的是队列的优先级，所以采用：dispatch_queue_attr_make_with_qos_class方法来构造属性

dispatch_queue_attr_make_with_

测试代码：

// 串行队列（指定优先级）
dispatch_queue_attr_t serialAttr = dispatch_queue_attr_make_with_qos_class(DISPATCH_QUEUE_SERIAL,
                                                                           QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE,
                                                                           -1);
dispatch_queue_t userInteractiveQueue = dispatch_queue_create("com.xy.interactive.serialQueue", serialAttr);
NSLog(@"userInteractiveQueue : %@", userInteractiveQueue);

接受参数：
1. dispatch_queue_attr_t attr：看起来还是它本身，但从注释中给的例子、以及前面看到的两个预定义的参数来说，这里应该填：DISPATCH_QUEUE_SERIAL或DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT；
2. dispatch_qos_class_t：注释中也明确的指出，它只接受5种类型，其他类型都会返回NULL
```
@param qos_class
A QOS class value:
 - QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE
 - QOS_CLASS_USER_INITIATED
 - QOS_CLASS_DEFAULT
 - QOS_CLASS_UTILITY
 - QOS_CLASS_BACKGROUND
Passing any other value is undefined.
```
虽然知道它表示的是优先级，然而是怎么表示优先级的并不知道，那就继续探索，最后找到了这些枚举值的具体值的定义，有了大小，结合名称定义上来看，数值大的，优先级更高。
```
__QOS_ENUM(qos_class, unsigned int,
    QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE
            __QOS_CLASS_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0)) = 0x21,
    QOS_CLASS_USER_INITIATED
            __QOS_CLASS_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0)) = 0x19,
    QOS_CLASS_DEFAULT
            __QOS_CLASS_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0)) = 0x15,
    QOS_CLASS_UTILITY
            __QOS_CLASS_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0)) = 0x11,
    QOS_CLASS_BACKGROUND
            __QOS_CLASS_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0)) = 0x09,
    QOS_CLASS_UNSPECIFIED
            __QOS_CLASS_AVAILABLE(macos(10.10), ios(8.0)) = 0x00,
);
```
细心观察以下数量，出去最后一种QOS_CLASS_UNSPECIFIED类型，还有5种类型，乘以2，也才10种，距离12种还差两种。
1. int relative_priority：从命名上来看，可以理解为关联优先级，或者是辅助优先级判断。注释中给出的取值范围是：[0, QOS_MIN_RELATIVE_PRIORITY]、#define QOS_MIN_RELATIVE_PRIORITY (-15)，==> [0, -15]。第二个参数的优先级是针对系统定义的12种根队列中的某一种，而我们可以创建非常多依赖某一个根队列中的队列，那这些优先级相同的队列之间应该也要有个优先级关系，使用该属性区分就对了，后面在源码中也可以看到这个属性。
输出结果：

po userInteractiveQueue
<OS_dispatch_queue_serial: com.xy.interactive.serialQueue[0x100605020] = { xref = 1, ref = 1, sref = 1, target = com.apple.root.user-interactive-qos.overcommit[0x100336b40], width = 0x1, state = 0x001ffe2000000000, in-flight = 0}>

一种新的类型：com.apple.root.user-interactive-qos.overcommit，而且这个地址，在前面打印的时候是没有的，现在有队列添加到上面的时候，地址中才有内容；
根队列的地址空间是固定的，尽管那个位置指定队列没有用到，也不会分配给其他对象使用；
根队列中有添加队列时，则会动态的激活该地址，使该固定地址指向固定的根队列；
这种数据结构看起来像数组；

1.5 验证更多类型的队列

验证代码：

// 主队列（默认优先级）
    dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

    // 全局队列（默认优先级）
    dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 全局队列（高优先级）
    dispatch_queue_t globalQueueHigh = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
    
    // 全局队列（低优先级）
    dispatch_queue_t globalQueueLow = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);
    
    // 并行队列（默认优先级）
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.xy.concurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    // 串行队列（默认优先级）
    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.xy.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    // 串行队列（指定优先级）
    dispatch_queue_attr_t serialAttr = dispatch_queue_attr_make_with_qos_class(DISPATCH_QUEUE_SERIAL,
                                                                               QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE,
                                                                               -1);
    dispatch_queue_t userInteractiveQueue = dispatch_queue_create("com.xy.userInitiatedQueue.serialQueue", serialAttr);
    
    dispatch_queue_attr_t userInitiatedAttr = dispatch_queue_attr_make_with_qos_class(DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT,
                                                                               QOS_CLASS_USER_INITIATED,
                                                                               -1);
    dispatch_queue_t userInitiatedQueue = dispatch_queue_create("com.xy.userInitiatedQueue.serialQueue", userInitiatedAttr);
    
    dispatch_queue_attr_t utilityAttr = dispatch_queue_attr_make_with_qos_class(DISPATCH_QUEUE_SERIAL,
                                                                               QOS_CLASS_UTILITY,
                                                                               -1);
    dispatch_queue_t utilityQueue = dispatch_queue_create("com.xy.utilityQueue.serialQueue", utilityAttr);

输出结果：

(lldb) po 0x100336540
<OS_dispatch_queue_mgr: com.apple.libdispatch-manager[0x100336540] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = com.apple.root.user-interactive-qos.overcommit[0x100336b40], width = 0x1, state = 0x001ffe1000000000, in-flight = 0}>

(lldb) po 0x100336640
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.maintenance-qos.overcommit[0x100336640] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x100336740
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.background-qos.overcommit[0x100336740] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x100336840
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.utility-qos.overcommit[0x100336840] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x100336940
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.default-qos.overcommit[0x100336940] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x100336a40
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.user-initiated-qos.overcommit[0x100336a40] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x100336b40
<OS_dispatch_queue_global: com.apple.root.user-interactive-qos.overcommit[0x100336b40] = { xref = -2147483648, ref = -2147483648, sref = 1, target = [0x0], width = 0xfff, state = 0x0060000000000000, in-barrier}>

(lldb) po 0x100336c40
4298337344

(lldb) po 0x100336d40
4298337600

(lldb) po 0x100336e40
4298337856

(lldb) po 0x100336f40
4298338112

多了一种类型：com.apple.root.user-initiated-qos.overcommit
根队列之间的顺序是相对的，但位置不是绝对的。（推翻上面的猜测：根队列的地址空间是固定的）

二、总结

2.1 获取队列的三种方式

dispatch_get_main_queue()
dispatch_get_global_queue()
dispatch_queue_create()

2.2 队列的优先级

上面三种方法获取的队列都是默认优先级的；
可以通过dispatch_queue_attr_make_with_qos_class方法创建指定优先级的属性；
系统提供12种根队列，所有的非根队列都依赖其中一个根队列。可以参考为父视图与子视图之间的关系；
__QOS_ENUM指定的优先级是target的优先级，表示你希望你的队列依赖系统的哪个优先级的队列；
relative_priority表示队列在根队列中的优先级，取值范围[0,-15]。一个根队列上会有很多子队列，而这些子队列之间也存在优先级关系，就用这个属性标识。

2.3 更多疑问

是否可以将一个队列的target设置为自定义队列，而不是根队列？

当然可以。看系统API：dispatch_set_target_queue(dispatch_object_t, dispatch_queue_t)。

in-barrier是什么意思？在上述队列的描述中，有的有in-barrier，有的没有，这个属性标识着什么特性呢？期待下回分解……