GCD

简介

• 什么是GCD

• 全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”

• 纯C语言，提供了非常多强大的函数

• GCD的优势

• GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案

• GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）

• GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）

• 程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

任务和队列

• GCD中有2个核心概念

• 任务：执行什么操作

• 队列：用来存放任务

• GCD的使用就2个步骤

• 定制任务

  • 确定想做的事情

• 将任务添加到队列中

  • GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行
  • 任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

执行任务

• GCD中有2个用来执行任务的常用函数
• 用同步的方式执行任务

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
queue：队列
block：任务

• 用异步的方式执行任务

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

• 同步和异步的区别

• 同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

• 异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

• GCD中还有个用来执行任务的函数：

dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

在前面的任务执行结束后它才执行，而且它后面的任务等它执行完成之后才会执行

队列的类型

• GCD的队列可以分为2大类型

• 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）

  • 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（dispatch_async）函数下才有效

• 串行队列（Serial Dispatch Queue）
  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）

容易混淆的术语

• 有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行

• 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程

  • 同步：只是在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
  • 异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

• 并发和串行主要影响：任务的执行方式

  • 并发：多个任务并发（同时）执行
  • 串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

并发队列

• 使用dispatch_queue_create函数创建队列

dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称
dispatch_queue_attr_t attr); // 队列的类型

• 创建并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

• GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，可以无需手动创建
• 使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 队列的优先级
unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可

• 获得全局并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

• 全局并发队列的优先级

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认（中）
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

串行队列

• GCD中获得串行有2种途径
• 使用dispatch_queue_create函数创建串行队列

// 创建串行队列（队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", NULL);

• 使用主队列（跟主线程相关联的队列）
  • 主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
  • 放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
  • 使用dispatch_get_main_queue()获得主队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

线程间通信示例

• 从子线程回到主线程

dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

延时执行

• iOS常见的延时执行
• 调用NSObject的方法

[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

• 使用GCD函数

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后异步执行这里的代码...
});

• 使用NSTimer

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:NO];

一次性代码

• 使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次

static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
});

定时器

// 创建Timer
self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
// 设置定时器的触发时间（1秒后）和时间间隔（每隔2秒）
dispatch_source_set_timer(self.timer, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC), 2 * NSEC_PER_SEC, 0);
// 设置回调
dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
    NSLog(@"Timer %@", [NSThread currentThread]);
});
// 开始定时器
dispatch_resume(self.timer);

• 取消定时器

dispatch_cancel(self.timer);
self.timer = nil;

快速迭代

• 使用dispatch_apply函数能进行快速迭代遍历

dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
    // 执行10次代码，index顺序不确定
});

队列组

• 有这么1种需求

• 首先：分别异步执行2个耗时的操作

• 其次：等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

• 如果想要快速高效地实现上述需求，可以考虑用队列组

dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
});

单例模式

• 单例模式的作用

• 可以保证在程序运行过程，一个类只有一个实例，而且该实例易于供外界访问

• 从而方便地控制了实例个数，并节约系统资源

• 单例模式的使用场合

• 在整个应用程序中，共享一份资源（这份资源只需要创建初始化1次）

• ARC中，单例模式的实现
• 在.m中保留一个全局的static的实例

static id _instance;

• 重写allocWithZone:方法，在这里创建唯一的实例（注意线程安全）

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _instance;
}

• 提供1个类方法让外界访问唯一的实例

+ (instancetype)sharedInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    return _instance;
}

• 实现copyWithZone:方法

- (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

GCD的队列类型

• 并发队列
  • 自己创建的
  • 全局
• 串行队列
  • 主队列
  • 自己创建的

NSOperationQueue的队列类型

• 主队列
  • [NSOperationQueue mainQueue]
  • 凡是添加到主队列中的任务（NSOperation），都会放到主线程中执行
• 非主队列（其他队列）
  • [[NSOperationQueue alloc] init]
  • 同时包含了：串行、并发功能
  • 添加到这种队列中的任务（NSOperation），就会自动放到子线程中执行