浅谈iOS中的多线程-GCD
基本概念
1、进程与线程的关系？
进程有自己的内存空间，线程是执行进程的单元。所以，一个进程至少有一个线程
2、任务
就是block里面的代码块
3、队列
队列有FIFO的特性，多线程常见的队列分串行队列（serial）和并发队列（concurrent）。我们会往队列里面添加任务，他们的执行时间分别如下图
队列执行时间.jpeg
上图可以看出，遵循了FIFO原则，不管哪种队列，都是先放进的任务先执行。串行队列会等待前一个任务执行完再执行下一个任务，而并发队列则不会等待，只要上一个任务开始执行，不管是否执行完，下一个任务就开始了。
4、同步和异步
异步的特点：不会阻塞当前线程，具备开辟新线程的能力，但不一定每个异步任务都一定会开辟新线程执行
异步的特点：就在当前线程执行，会阻塞当前线程
GCD常用的API
1、同步串行队列
- (void)syncSerial{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"任务1");
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"任务2");
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"任务3");
});
NSLog(@"end");
}
打印顺序是： begin 任务1 任务2 任务3 end
特点：主线程顺序执行
2、异步串行队列
- (void)asyncSerial{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{//block1
sleep(2);
NSLog(@"1--%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{//block2
NSLog(@"2--%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{//block3
NSLog(@"3--%@",[NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"end");
}
打印顺序是： begin end 1 2 3
特点：开辟了子线程，1 2 3顺序执行
3、异步并发
- (void)asyncConcurrent{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{//block1
NSLog(@"1--%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{//block2
NSLog(@"2--%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{//block3
NSLog(@"3--%@",[NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"end");
}
打印顺序是： begin end ( 1 2 3 无序)
特点：开辟了多个线程，但顺序不可控。
并发队列的异步任务一定会开辟新线程吗？
不一定
4、同步并发
- (void)syncConcurrent{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_sync(queue, ^{//block1
NSLog(@"1--%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{//block2
NSLog(@"2--%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{//block3
NSLog(@"3--%@",[NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"end");
}
打印顺序是： begin end 1 2 3 （和同步串行一样）
特点：当前线程执行
5、同步并发嵌套异步任务
- (void)syncConcurrentasync{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_sync(queue, ^{//block1
NSLog(@"1");
dispatch_async(queue, ^{//block2
NSLog(@"2");
});
sleep(1);
NSLog(@"3");
});
NSLog(@"end");
}
打印顺序是： begin 1 （2 3 顺序不确定） end
6、同步并发嵌套同步任务
- (void)syncConcurrentsync{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_sync(queue, ^{//block1
NSLog(@"1");
dispatch_sync(queue, ^{//block2
sleep(2);
NSLog(@"2");
});
NSLog(@"3");
});
NSLog(@"end");
}
打印顺序是： begin 1 2 3 end
特点：都在主线程，顺序执行（个人感觉没什么意义）
7、同步串行嵌套异步任务
- (void)syncSerialasync{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{//block1
NSLog(@"1");
dispatch_async(queue, ^{//block2
NSLog(@"2");
});
sleep(2);
NSLog(@"3");
});
sleep(5);
NSLog(@"end");
}
打印顺序是：begin 1 3 2 end
特点：串行队列有两个任务分别是block1 和 block2 ，block1 在主线程，block2 在子线程。串行队列，所以block1 执行完才会执行block2，所以2 在 3之后执行
8、同步串行嵌套同步任务（死锁）
- (void)syncSerialsync{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.gcd", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 死锁，block1和block2相互等待
dispatch_sync(queue, ^{//block1
NSLog(@"1");
dispatch_sync(queue, ^{//block2
NSLog(@"2");
});
NSLog(@"3");
});
NSLog(@"end");
}
打印顺序是：begin 1 然后死锁
特点：死锁。因为block1在执行完1之后，在等block2执行，block2又在等block1执行完，所以就造成了死锁。
死锁：两个任务相互等待
9、主队列异步
- (void)main{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t mainq = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(mainq, ^{//block
NSLog(@"1");
});
sleep(2);
NSLog(@"end");
}
打印顺序是：begin end 1
特点：不开辟新线程，又不阻塞当前线程
主队列中异步：不会开辟新线程,不会阻塞当前线程
主队列中添加的任务需要等主线中的任务执行，再执行
10、主队列同步（死锁）
- (void)main{
NSLog(@"begin");
dispatch_queue_t mainq = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(mainq, ^{//block
NSLog(@"1");
});
}
打印顺序是：begin 然后死锁了
特点：死锁，因为main在等block执行，block又在等main执行完。
GCD中的高阶函数
开辟子线程是需要占内存和消耗cpu的资源的，main（1M）子线程（512kb）并不是线程越多越好，3-6条
1、dispatch_apply
开辟了子线程，index的打印、index和end的打印时无续的
- (void)apply{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// for (int i = 0 ; i < 10; i++) {
// dispatch_async(queue, ^{
// NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
// });
// }
// 和上面加一个for循环一样的效果
dispatch_apply(10, queue, ^(size_t index) {
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"%zd",index);
});
});
NSLog(@"end");
}
2、线程组
1 2 3都执行完才会执行end
group的任务执行完了，dispatch_group_notify才会执行
- (void)group{
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t globalQ = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_async(group, globalQ, ^{
dispatch_async(globalQ, ^{
NSLog(@"1");;
});
});
dispatch_group_async(group, globalQ, ^{
dispatch_async(globalQ, ^{
NSLog(@"2");
});
});
dispatch_group_async(group, globalQ, ^{
dispatch_async(globalQ, ^{
NSLog(@"3");
});
});
dispatch_group_notify(group, globalQ, ^{
NSLog(@"end");
});
}
3、队列优先级
一般情况下，不建议修改优先级，因为修改优先级也不会有很大的不同，反而会造成很多问题。
全局队列修改优先级，可以直接修改
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0)
其他队列修改优先级，麻烦点，
dispatch_set_target_queue(q3, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0));
4、信号量
控制线程的并发数
dispatch_semaphore_create(1)，这里为1时，就可以当锁用。
- (void)semaphore{
// dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
// for (int i = 0 ; i < 10; i++) {
// dispatch_async(queue, ^{
// NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
// });
// }
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(2);
dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"%zd",index);
sleep(1);
NSLog(@"%zd ok",index);
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
}
常见用法是：dispatch_semaphore_create(0)，当这里的0变为小于0，就取消等待了，如下
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
__block AVAsset *avAsset = nil;
[[PHImageManager defaultManager] requestAVAssetForVideo:asset options:nil resultHandler:^(AVAsset * _Nullable aVasset, AVAudioMix * _Nullable audioMix, NSDictionary * _Nullable info) {
AVURLAsset *urlAsset = (AVURLAsset *)aVasset;
avAsset = urlAsset;
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}];
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
5、栅栏函数（可以用来实现NSOperation中的依赖）
dispatch_barrier_async的queue不能是dispatch_get_global_queue(0, 0)，只能是自己create的，不然dispatch_barrier_async就没用了
可以保证 dispatch_barrier_async 前面的任务在barrier前面执行，后面的任务在barrier后面执行。
- (void)barrier{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(NULL, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
sleep(2);
NSLog(@"1");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"2");
});
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"barrier");
});
dispatch_async(queue, ^{
sleep(2);
NSLog(@"3");
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"4");
});
}
线程安全问题
1、何为线程安全，就是读取内存数据，结果是可预见的，那就是线程安全的
如何解决线程安全问题？
加锁。iOS开发常用的锁有：用信号量、NSLock、@synchronized
2、有哪些锁？
如图
lock.jpeg
synchronized锁的用法：
- (void)lock{
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
@synchronized(self){
NSLog(@"1");
sleep(2);
NSLog(@"1 ok");
}
});
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
@synchronized(self){
NSLog(@"2");
sleep(2);
NSLog(@"2 ok");
}
});
}
3、atomic：原子特性，set/get线程安全
为什么开发中不使用atomic？
1、并不是真正意义的线程安全
2、UIKit的类就不用atomic，因为这个框架里的属性都在主线程执行，本身就是线程安全的
3、耗性能
为了剖析原理，我们来分析两个demo
示例1：
@property (nonatomic, strong) NSString *target;
- (void)test{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(NULL, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i < 10000; i++) {
dispatch_async(queue, ^{
self.target = [NSString stringWithFormat:@"hello-%d",i];
});
}
}
执行这个方法会报EXC_BAD_ACCESS错误（向一个已释放的对象发送消息）。因为，target是非原子性的，改为atomic就没事。
虽然我们现在是ARC，其实在调用target的setter方法时，会做一次release和retain，因为该任务异步的，所以某些时候release都执行两次了。
- (void)setTarget:(NSString *)target{
if (_target != target) {
[_target release];
[target retain];
_target = target;
}
}
你以为atomic就一定安全吗？请看示例2
@property (atomic, assign) int number;
- (void)test2{
_number = 0;
dispatch_apply(10000, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
self.number++;
});
NSLog(@"total = = %d",self.number);
}
理想状态会答应1000，其实不然。不信试试？
number++ 相当于做了下面操作，所以并不安全
int temp = number + 1
num = temp
那我们加个锁试试
- (void)test2{
_number = 0;
NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
dispatch_apply(10000, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
[lock lock];
self.number++;
[lock unlock];
});
NSLog(@"total = = %d",self.number);
}
对啦，1000打印出来了。
所以，atomic针对简单的set/get是安全的，遇到复合操作就不是安全的了。
