多线程GCD专篇

2020-04-29 本文已影响0人 Foxhoundsun

一、大大中央调度
Grand Central Dispatch（GCD）用于优化应用程序以支持多核处理器以及其他对称多处理系统。它是一个在线程池模式的基础上执行的并发任务。在 Mac OS X 10.6 雪豹中首次推出，也可在 iOS 4 及以上版本使用。

使用 GCD 有很多好处

GCD 可用于多核的并行运算；
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。

二、 GCD 任务和队列

任务：就是执行操作的意思，换句话说就是你在线程中执行的那段代码。在 GCD 中是放在 block 中的。执行任务有两种方式：『同步执行』和『异步执行』。两者的主要区别是：是否等待队列的任务执行结束，以及是否具备开启新线程的能力。

同步执行（sync）：
同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列里面的任务完成之后再继续执行。
只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。

-异步执行（async）：

异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。
可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力。

注意：异步执行（async）虽然具有开启新线程的能力，但是并不一定开启新线程。这跟任务所指定的队列类型有关

队列（Dispatch Queue）：
这里的队列指执行任务的等待队列，即用来存放任务的队列。队列是一种特殊的线性表，采用 FIFO（先进先出）的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。队列的结构可参考下图：
image.png

在 GCD 中有两种队列：『串行队列』 和 『并发队列』。两者都符合 FIFO（先进先出）的原则。两者的主要区别是：执行顺序不同，以及开启线程数不同。

串行队列（Serial Dispatch Queue）：
每次只有一个任务被执行。让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：
可以让多个任务并发（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）
注意：并发队列的并发功能只有在异步（dispatch_async）方法下才有效。
两者具体区别如下两图所示：
image.png
image.png

三、GCD 的使用步骤
GCD 的使用步骤其实很简单，只有两步：

1. 创建一个队列（串行队列或并发队列）；
1. 将任务追加到任务的等待队列中，然后系统就会根据任务类型执行任务（同步执行或异步执行）。

下边来看看队列的创建方法 / 获取方法，以及任务的创建方法。

3.1 队列的创建方法 / 获取方法
可以使用 dispatch_queue_create 方法来创建队列。该方法需要传入两个参数：

第一个参数表示队列的唯一标识符，用于 DEBUG，可为空。队列的名称推荐使用应用程序 ID 这种逆序全程域名。
第二个参数用来识别是串行队列还是并发队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL 表示串行队列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并发队列。

// 串行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并发队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

对于串行队列，GCD 默认提供了：『主队列（Main Dispatch Queue）』。

所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行。
可使用dispatch_get_main_queue()方法获得主队列。

注意：主队列其实并不特殊。主队列的实质上就是一个普通的串行队列，只是因为默认情况下，当前代码是放在主队列中的，然后主队列中的代码，有都会放到主线程中去执行，所以才造成了主队列特殊的现象。

// 主队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

对于并发队列，GCD 默认提供了 『全局并发队列（Global Dispatch Queue）』。

可以使用dispatch_get_global_queue方法来获取全局并发队列。需要传入两个参数。第一个参数表示队列优先级，一般用 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT。第二个参数暂时没用，用 0 即可。

// 全局并发队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

3.2 任务的创建方法

GCD 提供了同步执行任务的创建方法dispatch_sync 和异步执行任务创建方法 dispatch_async。

// 同步执行任务创建方法
dispatch_sync(queue, ^{
    // 这里放同步执行任务代码
});
// 异步执行任务创建方法
dispatch_async(queue, ^{
    // 这里放异步执行任务代码
});

虽然使用 GCD 只需两步，但是既然我们有两种队列（串行队列 / 并发队列），两种任务执行方式（同步执行 / 异步执行），那么我们就有了四种不同的组合方式。这四种不同的组合方式是：

1.同步执行 + 并发队列
2.异步执行 + 并发队列
3.同步执行 + 串行队列
4.异步执行 + 串行队列

实际上，刚才还说了两种默认队列：全局并发队列、主队列。全局并发队列可以作为普通并发队列来使用。但是当前代码默认放在主队列中，所以主队列很有必要专门来研究一下，所以我们就又多了两种组合方式。这样就有六种不同的组合方式了。

5.同步执行 + 主队列
6.异步执行 + 主队列

3.3 任务和队列不同组合方式的区别
先来考虑最基本的使用，也就是当前线程为** 『主线程』** 的环境下，『不同队列』+『不同任务』 简单组合使用的不同区别。暂时不考虑 『队列中嵌套队列』 的这种复杂情况。

『主线程』中，『不同队列』+『不同任务』 简单组合的区别：

image.png

注意：从上边可看出： 『主线程』 中调用 『主队列』+『同步执行』 会导致死锁问题。
这是因为主队列中追加的同步任务 和 主线程本身的任务 两者之间相互等待，阻塞了 『主队列』，最终造成了主队列所在的线程（主线程）死锁问题。
而如果我们在 『其他线程』 调用 『主队列』+『同步执行』，则不会阻塞 『主队列』，自然也不会造成死锁问题。最终的结果是：不会开启新线程，串行执行任务。

3.4 队列嵌套情况下，不同组合方式区别

除了上边提到的『主线程』中调用『主队列』+『同步执行』会导致死锁问题。实际在使用『串行队列』的时候，也可能出现阻塞『串行队列』所在线程的情况发生，从而造成死锁问题。这种情况多见于同一个串行队列的嵌套使用。

比如下面代码这样：在『异步执行』+『串行队列』的任务中，又嵌套了『当前的串行队列』，然后进行『同步执行』。

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{    // 异步执行 + 串行队列
    dispatch_sync(queue, ^{  // 同步执行 + 当前串行队列
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
});

执行上面的代码会导致 串行队列中追加的任务 和 串行队列中原有的任务 两者之间相互等待，阻塞了『串行队列』，最终造成了串行队列所在的线程（子线程）死锁问题。

主队列造成死锁也是基于这个原因，所以，这也进一步说明了主队列其实并不特殊。

关于『队列中嵌套队列』这种复杂情况，这里也简单做一个总结。不过这里只考虑同一个队列的嵌套情况，关于多个队列的相互嵌套情况还请自行研究，或者等我最新的文章发布。

『不同队列』+『不同任务』 组合，以及 『队列中嵌套队列』 使用的区别：

image.png

4. GCD 的基本使用

4.1 同步执行 + 并发队列
在当前线程中执行任务，不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务。

/**
 * 同步执行 + 并发队列
 * 特点：在当前线程中执行任务，不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务。
 */
- (void)syncConcurrent {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"syncConcurrent---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    NSLog(@"syncConcurrent---end");
}

输出结果：

2019-08-08 14:32:53.542816+0800 YSC-GCD-demo[16332:4171500] currentThread---<NSThread: 0x600002326940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:32:53.542964+0800 YSC-GCD-demo[16332:4171500] syncConcurrent---begin
2019-08-08 14:32:55.544329+0800 YSC-GCD-demo[16332:4171500] 1---<NSThread: 0x600002326940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:32:57.545779+0800 YSC-GCD-demo[16332:4171500] 2---<NSThread: 0x600002326940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:32:59.547154+0800 YSC-GCD-demo[16332:4171500] 3---<NSThread: 0x600002326940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:32:59.547365+0800 YSC-GCD-demo[16332:4171500] syncConcurrent---end

从 同步执行 + 并发队列 中可看到：

所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，没有开启新的线程（同步执行不具备开启新线程的能力）。
所有任务都在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之间执行的（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。
任务按顺序执行的。按顺序执行的原因：虽然 并发队列 可以开启多个线程，并且同时执行多个任务。但是因为本身不能创建新线程，只有当前线程这一个线程（同步任务 不具备开启新线程的能力），所以也就不存在并发。而且当前线程只有等待当前队列中正在执行的任务执行完毕之后，才能继续接着执行下面的操作（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。所以任务只能一个接一个按顺序执行，不能同时被执行。

4.2 异步执行 + 并发队列
可以开启多个线程，任务交替（同时）执行。

/**
 * 异步执行 + 并发队列
 * 特点：可以开启多个线程，任务交替（同时）执行。
 */
- (void)asyncConcurrent {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"asyncConcurrent---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    NSLog(@"asyncConcurrent---end");
}

输出结果：

2019-08-08 14:36:37.747966+0800 YSC-GCD-demo[17232:4187114] currentThread---<NSThread: 0x60000206d380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:36:37.748150+0800 YSC-GCD-demo[17232:4187114] asyncConcurrent---begin
2019-08-08 14:36:37.748279+0800 YSC-GCD-demo[17232:4187114] asyncConcurrent---end
2019-08-08 14:36:39.752523+0800 YSC-GCD-demo[17232:4187204] 2---<NSThread: 0x600002010980>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 14:36:39.752527+0800 YSC-GCD-demo[17232:4187202] 3---<NSThread: 0x600002018480>{number = 5, name = (null)}
2019-08-08 14:36:39.752527+0800 YSC-GCD-demo[17232:4187203] 1---<NSThread: 0x600002023400>{number = 4, name = (null)}

在 异步执行 + 并发队列 中可以看出：

除了当前线程（主线程），系统又开启了 3 个线程，并且任务是交替/同时执行的。（异步执行 具备开启新线程的能力。且 并发队列 可开启多个线程，同时执行多个任务）。
所有任务是在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之后才执行的。说明当前线程没有等待，而是直接开启了新线程，在新线程中执行任务（异步执行 不做等待，可以继续执行任务）。

同步执行 + 串行队列
不会开启新线程，在当前线程执行任务。任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。

/**
 * 同步执行 + 串行队列
 * 特点：不会开启新线程，在当前线程执行任务。任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。
 */
- (void)syncSerial {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"syncSerial---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    NSLog(@"syncSerial---end");
}

输出结果为：

2019-08-08 14:39:31.366815+0800 YSC-GCD-demo[17285:4197645] currentThread---<NSThread: 0x600001b5e940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:39:31.366952+0800 YSC-GCD-demo[17285:4197645] syncSerial---begin
2019-08-08 14:39:33.368256+0800 YSC-GCD-demo[17285:4197645] 1---<NSThread: 0x600001b5e940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:39:35.369661+0800 YSC-GCD-demo[17285:4197645] 2---<NSThread: 0x600001b5e940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:39:37.370991+0800 YSC-GCD-demo[17285:4197645] 3---<NSThread: 0x600001b5e940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:39:37.371192+0800 YSC-GCD-demo[17285:4197645] syncSerial---end

在 同步执行 + 串行队列 可以看到：

所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，并没有开启新的线程（同步执行 不具备开启新线程的能力）。
所有任务都在打印的 syncConcurrent---begin 和
syncConcurrent---end 之间执行（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。
任务是按顺序执行的（串行队列 每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

4.4 异步执行 + 串行队列
会开启新线程，但是因为任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务

/**
 * 异步执行 + 串行队列
 * 特点：会开启新线程，但是因为任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。
 */
- (void)asyncSerial {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"asyncSerial---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    NSLog(@"asyncSerial---end");
}

输出结果为：

2019-08-08 14:40:53.944502+0800 YSC-GCD-demo[17313:4203018] currentThread---<NSThread: 0x6000015da940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:40:53.944615+0800 YSC-GCD-demo[17313:4203018] asyncSerial---begin
2019-08-08 14:40:53.944710+0800 YSC-GCD-demo[17313:4203018] asyncSerial---end
2019-08-08 14:40:55.947709+0800 YSC-GCD-demo[17313:4203079] 1---<NSThread: 0x6000015a0840>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 14:40:57.952453+0800 YSC-GCD-demo[17313:4203079] 2---<NSThread: 0x6000015a0840>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 14:40:59.952943+0800 YSC-GCD-demo[17313:4203079] 3---<NSThread: 0x6000015a0840>{number = 3, name = (null)}

在 异步执行 + 串行队列 可以看到：

开启了一条新线程（异步执行 具备开启新线程的能力，串行队列 只开启一个线程）。
所有任务是在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之后才开始执行的（异步执行 不会做任何等待，可以继续执行任务）。
任务是按顺序执行的（串行队列 每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

主队列：GCD 默认提供的 串行队列

默认情况下，平常所写代码是直接放在主队列中的。
所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行。
可使用 dispatch_get_main_queue() 获得主队列。

4.5 同步执行 + 主队列
同步执行 + 主队列 在不同线程中调用结果也是不一样，在主线程中调用会发生死锁问题，而在其他线程中调用则不会。

4.5.1 在主线程中调用『同步执行 + 主队列』
互相等待卡住

/**
 * 同步执行 + 主队列
 * 特点(主线程调用)：互等卡主不执行。
 * 特点(其他线程调用)：不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务。
 */
- (void)syncMain {
    
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"syncMain---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任务 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    NSLog(@"syncMain---end");
}

输出结果

2019-08-08 14:43:58.062376+0800 YSC-GCD-demo[17371:4213562] currentThread---<NSThread: 0x6000026e2940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:43:58.062518+0800 YSC-GCD-demo[17371:4213562] syncMain---begin
(lldb)

在主线程中使用同步执行 + 主队列可以发现：

追加到主线程的任务 1、任务 2、任务 3 都不再执行了，而且syncMain---end 也没有打印，在 XCode 9 及以上版本上还会直接报崩溃。
在主线程中执行 syncMain方法，相当于把 syncMain 任务放到了主线程的队列中。而 同步执行 会等待当前队列中的任务执行完毕，才会接着执行。当把 任务 1追加到主队列中，任务 1 就在等待主线程处理完syncMain 任务。而syncMain 任务需要等待 任务 1 执行完毕，才能接着执行。
现在的情况就是 syncMain 任务和 任务 1 都在等对方执行完毕。这样大家互相等待，所以就卡住了，所以我们的任务执行不了，而且 syncMain---end 也没有打印。

** 4.5.2 在其他线程中调用『同步执行 + 主队列』**
不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务

// 使用 NSThread 的 detachNewThreadSelector 方法会创建线程，并自动启动线程执行 selector 任务
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(syncMain) toTarget:self withObject:nil];

输出结果：

2019-08-08 14:51:38.137978+0800 YSC-GCD-demo[17482:4237818] currentThread---<NSThread: 0x600001dd6c00>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 14:51:38.138159+0800 YSC-GCD-demo[17482:4237818] syncMain---begin
2019-08-08 14:51:40.149065+0800 YSC-GCD-demo[17482:4237594] 1---<NSThread: 0x600001d8d380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:51:42.151104+0800 YSC-GCD-demo[17482:4237594] 2---<NSThread: 0x600001d8d380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:51:44.152583+0800 YSC-GCD-demo[17482:4237594] 3---<NSThread: 0x600001d8d380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:51:44.152767+0800 YSC-GCD-demo[17482:4237818] syncMain---end

在其他线程中使用 同步执行 + 主队列 可看到：

所有任务都是在主线程（非当前线程）中执行的，没有开启新的线程（所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行）。
所有任务都在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之间执行（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。
任务是按顺序执行的（主队列是 串行队列，每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

syncMain 任务放到了其他线程里，而 任务 1、任务 2、任务3 都在追加到主队列中，这三个任务都会在主线程中执行。syncMain 任务在其他线程中执行到追加 任务 1 到主队列中，因为主队列现在没有正在执行的任务，所以，会直接执行主队列的 任务1，等 任务1 执行完毕，再接着执行 任务 2、任务 3。所以这里不会卡住线程，也就不会造成死锁问题。

4.6 异步执行 + 主队列
只在主线程中执行任务，执行完一个任务，再执行下一个任务。

/**
 * 异步执行 + 主队列
 * 特点：只在主线程中执行任务，执行完一个任务，再执行下一个任务
 */
- (void)asyncMain {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"asyncMain---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    NSLog(@"asyncMain---end");
}

输出结果：

2019-08-08 14:53:27.023091+0800 YSC-GCD-demo[17521:4243690] currentThread---<NSThread: 0x6000022a1380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:53:27.023247+0800 YSC-GCD-demo[17521:4243690] asyncMain---begin
2019-08-08 14:53:27.023399+0800 YSC-GCD-demo[17521:4243690] asyncMain---end
2019-08-08 14:53:29.035565+0800 YSC-GCD-demo[17521:4243690] 1---<NSThread: 0x6000022a1380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:53:31.036565+0800 YSC-GCD-demo[17521:4243690] 2---<NSThread: 0x6000022a1380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 14:53:33.037092+0800 YSC-GCD-demo[17521:4243690] 3---<NSThread: 0x6000022a1380>{number = 1, name = main}

在 异步执行 + 主队列 可以看到：

所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，并没有开启新的线程（虽然 异步执行 具备开启线程的能力，但因为是主队列，所以所有任务都在主线程中）。
所有任务是在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之后才开始执行的（异步执行不会做任何等待，可以继续执行任务）。
任务是按顺序执行的（因为主队列是 串行队列，每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

5.GCD 线程间的通信
在 iOS 开发过程中，一般在主线程里边进行 UI 刷新，例如：点击、滚动、拖拽等事件。我们通常把一些耗时的操作放在其他线程，比如说图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时，需要回到主线程，那么就用到了线程之间的通讯。

/**
 * 线程间通信
 */
- (void)communication {
    // 获取全局并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    // 获取主队列
    dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 异步追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
        
        // 回到主线程
        dispatch_async(mainQueue, ^{
            // 追加在主线程中执行的任务
            [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
            NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
        });
    });
}

输出结果：

2019-08-08 14:56:22.973318+0800 YSC-GCD-demo[17573:4253201] 1---<NSThread: 0x600001846080>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 14:56:24.973902+0800 YSC-GCD-demo[17573:4253108] 2---<NSThread: 0x60000181e940>{number = 1, name = main}

可以看到在其他线程中先执行任务，执行完了之后回到主线程执行主线程的相应操作。

6.GCD 的其他方法
6.1 GCD 栅栏方法：dispatch_barrier_async

有时需要异步执行两组操作，而且第一组操作执行完之后，才能开始执行第二组操作。这样我们就需要一个相当于 栅栏 一样的一个方法将两组异步执行的操作组给分割起来，当然这里的操作组里可以包含一个或多个任务。这就需要用到dispatch_barrier_async 方法在两个操作组间形成栅栏。
dispatch_barrier_async 方法会等待前边追加到并发队列中的任务全部执行完毕之后，再将指定的任务追加到该异步队列中。然后在 dispatch_barrier_async方法追加的任务执行完毕之后，异步队列才恢复为一般动作，接着追加任务到该异步队列并开始执行。具体如下图所示：

image.png

/**
 * 栅栏方法 dispatch_barrier_async
 */
- (void)barrier {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        // 追加任务 barrier
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"barrier---%@",[NSThread currentThread]);// 打印当前线程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 4
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"4---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
}

输出结果：

2019-08-08 14:59:02.540868+0800 YSC-GCD-demo[17648:4262933] 1---<NSThread: 0x600001ca4c40>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 14:59:02.540868+0800 YSC-GCD-demo[17648:4262932] 2---<NSThread: 0x600001c84a00>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 14:59:04.542346+0800 YSC-GCD-demo[17648:4262933] barrier---<NSThread: 0x600001ca4c40>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 14:59:06.542772+0800 YSC-GCD-demo[17648:4262932] 4---<NSThread: 0x600001c84a00>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 14:59:06.542773+0800 YSC-GCD-demo[17648:4262933] 3---<NSThread: 0x600001ca4c40>{number = 3, name = (null)}

在 dispatch_barrier_async 执行结果中可以看出：

在执行完栅栏前面的操作之后，才执行栅栏操作，最后再执行栅栏后边的操作。

6.2 GCD 延时执行方法：dispatch_after
我们经常会遇到这样的需求：在指定时间（例如 3 秒）之后执行某个任务。可以用 GCD 的dispatch_after 方法来实现。
需要注意的是：dispatch_after方法并不是在指定时间之后才开始执行处理，而是在指定时间之后将任务追加到主队列中。严格来说，这个时间并不是绝对准确的，但想要大致延迟执行任务，dispatch_after 方法是很有效的。

/**
 * 延时执行方法 dispatch_after
 */
- (void)after {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"asyncMain---begin");
    
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 2.0 秒后异步追加任务代码到主队列，并开始执行
        NSLog(@"after---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    });
}

输出结果：

2019-08-08 15:01:33.569710+0800 YSC-GCD-demo[17702:4272430] currentThread---<NSThread: 0x600001ead340>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:01:33.569838+0800 YSC-GCD-demo[17702:4272430] asyncMain---begin
2019-08-08 15:01:35.570146+0800 YSC-GCD-demo[17702:4272430] after---<NSThread: 0x600001ead340>{number = 1, name = main}

可以看出：在打印 asyncMain---begin 之后大约 2.0 秒的时间，打印了after---<NSThread: 0x600001ead340>{number = 1, name = main}

6.3 GCD 一次性代码（只执行一次）：dispatch_once

我们在创建单例、或者有整个程序运行过程中只执行一次的代码时，我们就用到了 GCD 的dispatch_once 方法。使用 dispatch_once 方法能保证某段代码在程序运行过程中只被执行 1 次，并且即使在多线程的环境下，dispatch_once 也可以保证线程安全。

/**
 * 一次性代码（只执行一次）dispatch_once
 */
- (void)once {
    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）
    });
}

6.4 GCD 快速迭代方法：dispatch_apply

通常我们会用 for 循环遍历，但是 GCD 给我们提供了快速迭代的方法 dispatch_apply。dispatch_apply 按照指定的次数将指定的任务追加到指定的队列中，并等待全部队列执行结束。

如果是在串行队列中使用 dispatch_apply，那么就和 for 循环一样，按顺序同步执行。但是这样就体现不出快速迭代的意义。

利用并发队列进行异步执行。比如说遍历 0~5 这 6 个数字，for 循环的做法是每次取出一个元素，逐个遍历。dispatch_apply 可以在多个线程中同时（异步）遍历多个数字。

无论是在串行队列，还是并发队列中，dispatch_apply 都会等待全部任务执行完毕，这点就像是同步操作，也像是队列组中的 dispatch_group_wait方法。

/**
 * 快速迭代方法 dispatch_apply
 */
- (void)apply {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    NSLog(@"apply---begin");
    dispatch_apply(6, queue, ^(size_t index) {
        NSLog(@"%zd---%@",index, [NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"apply---end");
}

输出结果：

2019-08-08 15:05:04.715266+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285619] apply---begin
2019-08-08 15:05:04.715492+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285619] 0---<NSThread: 0x600003bd1380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:05:04.715516+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285722] 1---<NSThread: 0x600003b82340>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:05:04.715526+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285720] 3---<NSThread: 0x600003ba4cc0>{number = 5, name = (null)}
2019-08-08 15:05:04.715564+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285721] 2---<NSThread: 0x600003bb9a80>{number = 7, name = (null)}
2019-08-08 15:05:04.715555+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285719] 4---<NSThread: 0x600003b98100>{number = 6, name = (null)}
2019-08-08 15:05:04.715578+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285728] 5---<NSThread: 0x600003beb400>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:05:04.715677+0800 YSC-GCD-demo[17771:4285619] apply---end

因为是在并发队列中异步执行任务，所以各个任务的执行时间长短不定，最后结束顺序也不定。但是 apply---end 一定在最后执行。这是因为 dispatch_apply 方法会等待全部任务执行完毕。

6.5 GCD 队列组：dispatch_group

有这样的需求：分别异步执行2个耗时任务，然后当2个耗时任务都执行完毕后再回到主线程执行任务。这时候我们可以用到 GCD 的队列组。

调用队列组的 dispatch_group_async 先把任务放到队列中，然后将队列放入队列组中。或者使用队列组的 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave 组合来实现 dispatch_group_async。
调用队列组的 dispatch_group_notify 回到指定线程执行任务。或者使用 dispatch_group_wait 回到当前线程继续向下执行（会阻塞当前线程）。

6.5.1 dispatch_group_notify

监听 group 中任务的完成状态，当所有的任务都执行完成后，追加任务到 group 中，并执行任务。

/**
 * 队列组 dispatch_group_notify
 */
- (void)groupNotify {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"group---begin");
    
    dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
    
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 等前面的异步任务 1、任务 2 都执行完毕后，回到主线程执行下边任务
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程

        NSLog(@"group---end");
    });
}

输出结果：

2019-08-08 15:07:21.601734+0800 YSC-GCD-demo[17813:4293874] currentThread---<NSThread: 0x600003aad380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:07:21.601871+0800 YSC-GCD-demo[17813:4293874] group---begin
2019-08-08 15:07:23.604854+0800 YSC-GCD-demo[17813:4294048] 2---<NSThread: 0x600003add100>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:07:23.604852+0800 YSC-GCD-demo[17813:4294053] 1---<NSThread: 0x600003ace4c0>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:07:25.606067+0800 YSC-GCD-demo[17813:4293874] 3---<NSThread: 0x600003aad380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:07:25.606255+0800 YSC-GCD-demo[17813:4293874] group---end

从 dispatch_group_notify 相关代码运行输出结果可以看出：
当所有任务都执行完成之后，才执行dispatch_group_notify相关 block 中的任务。

6.5.2 dispatch_group_wait

暂停当前线程（阻塞当前线程），等待指定的 group 中的任务执行完成后，才会往下继续执行。

/**
 * 队列组 dispatch_group_wait
 */
- (void)groupWait {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"group---begin");
    
    dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
    
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    });
    
    // 等待上面的任务全部完成后，会往下继续执行（会阻塞当前线程）
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    
    NSLog(@"group---end");
    
}

输出结果：

2019-08-08 15:09:12.441729+0800 YSC-GCD-demo[17844:4299926] currentThread---<NSThread: 0x6000013e2940>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:09:12.441870+0800 YSC-GCD-demo[17844:4299926] group---begin
2019-08-08 15:09:14.445790+0800 YSC-GCD-demo[17844:4300046] 2---<NSThread: 0x600001389780>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:09:14.445760+0800 YSC-GCD-demo[17844:4300043] 1---<NSThread: 0x600001381880>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:09:14.446039+0800 YSC-GCD-demo[17844:4299926] group---end

从 dispatch_group_wait 相关代码运行输出结果可以看出：
当所有任务执行完成之后，才执行 dispatch_group_wait 之后的操作。但是，使用dispatch_group_wait 会阻塞当前线程。

6.5.3 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave

dispatch_group_enter 标志着一个任务追加到 group，执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 +1
dispatch_group_leave 标志着一个任务离开了 group，执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 -1。
当 group 中未执行完毕任务数为0的时候，才会使 dispatch_group_wait 解除阻塞，以及执行追加到 dispatch_group_notify中的任务。

/**
 * 队列组 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave
 */
- (void)groupEnterAndLeave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"group---begin");
    
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程

        dispatch_group_leave(group);
    });
    
    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
        
        dispatch_group_leave(group);
    });
    
    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.
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
    
        NSLog(@"group---end");
    });
}

输出结果：

2019-08-08 15:13:17.983283+0800 YSC-GCD-demo[17924:4314716] currentThread---<NSThread: 0x600001ee5380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:13:17.983429+0800 YSC-GCD-demo[17924:4314716] group---begin
2019-08-08 15:13:19.988898+0800 YSC-GCD-demo[17924:4314816] 2---<NSThread: 0x600001e9ca00>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:13:19.988888+0800 YSC-GCD-demo[17924:4314808] 1---<NSThread: 0x600001e94100>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:13:21.990450+0800 YSC-GCD-demo[17924:4314716] 3---<NSThread: 0x600001ee5380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:13:21.990711+0800 YSC-GCD-demo[17924:4314716] group---end

从 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave 相关代码运行结果中可以看出：当所有任务执行完成之后，才执行 dispatch_group_notify 中的任务。这里的dispatch_group_enter、dispatch_group_leave 组合，其实等同于dispatch_group_async。

6.6 GCD 信号量：dispatch_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，计数小于 0 时等待，不可通过。计数为 0 或大于 0 时，计数减 1 且不等待，可通过。
Dispatch Semaphore 提供了三个方法：

dispatch_semaphore_create：创建一个 Semaphore 并初始化信号的总量
dispatch_semaphore_signal：发送一个信号，让信号总量加 1
dispatch_semaphore_wait：可以使总信号量减 1，信号总量小于 0 时就会一直等待（阻塞所在线程），否则就可以正常执行。

注意：信号量的使用前提是：想清楚你需要处理哪个线程等待（阻塞），又要哪个线程继续执行，然后使用信号量。

Dispatch Semaphore 在实际开发中主要用于：

保持线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务
保证线程安全，为线程加锁

6.6.1 Dispatch Semaphore 线程同步
在开发中，会遇到这样的需求：异步执行耗时任务，并使用异步执行的结果进行一些额外的操作。换句话说，相当于，将将异步执行任务转换为同步执行任务。比如说：AFNetworking 中 AFURLSessionManager.m 里面的 tasksForKeyPath: 方法。通过引入信号量的方式，等待异步执行任务结果，获取到 tasks，然后再返回该 tasks。

- (NSArray *)tasksForKeyPath:(NSString *)keyPath {
    __block NSArray *tasks = nil;
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    [self.session getTasksWithCompletionHandler:^(NSArray *dataTasks, NSArray *uploadTasks, NSArray *downloadTasks) {
        if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(dataTasks))]) {
            tasks = dataTasks;
        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(uploadTasks))]) {
            tasks = uploadTasks;
        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(downloadTasks))]) {
            tasks = downloadTasks;
        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(tasks))]) {
            tasks = [@[dataTasks, uploadTasks, downloadTasks] valueForKeyPath:@"@unionOfArrays.self"];
        }

        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    }];

    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    return tasks;
}

利用 Dispatch Semaphore 实现线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务。

/**
 * semaphore 线程同步
 */
- (void)semaphoreSync {
    
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"semaphore---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    
    __block int number = 0;
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
        
        number = 100;
        
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"semaphore---end,number = %zd",number);
}

输出结果：

2019-08-08 15:16:56.781543+0800 YSC-GCD-demo[17988:4325744] currentThread---<NSThread: 0x60000298d380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:16:56.781698+0800 YSC-GCD-demo[17988:4325744] semaphore---begin
2019-08-08 15:16:58.785232+0800 YSC-GCD-demo[17988:4325867] 1---<NSThread: 0x6000029eba80>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:16:58.785432+0800 YSC-GCD-demo[17988:4325744] semaphore---end,number = 100

semaphore---end 是在执行完 number = 100; 之后才打印的。而且输出结果 number 为 100。这是因为 异步执行 不会做任何等待，可以继续执行任务。
执行顺如下：

semaphore 初始创建时计数为 0。
异步执行 将 任务 1 追加到队列之后，不做等待，接着执行dispatch_semaphore_wait方法，semaphore 减 1，此时 semaphore == -1，当前线程进入等待状态。
然后，异步任务 1 开始执行。任务 1 执行到 dispatch_semaphore_signal 之后，总信号量加 1，此时 semaphore == 0，正在被阻塞的线程（主线程）恢复继续执行。
最后打印 semaphore---end,number = 100。

6.6.2 Dispatch Semaphore 线程安全和线程同步（为线程加锁）
线程安全：
如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行，而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的，而且其他的变量的值也和预期的是一样的，就是线程安全的。

若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作，而无写操作，一般来说，这个全局变量是线程安全的；若有多个线程同时执行写操作（更改变量），一般都需要考虑线程同步，否则的话就可能影响线程安全。

线程同步：
可理解为线程 A 和线程 B 一块配合，A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果，于是停下来，示意 B 运行；B 依言执行，再将结果给 A；A 再继续操作。

举个简单例子就是：两个人在一起聊天。两个人不能同时说话，避免听不清(操作冲突)。等一个人说完(一个线程结束操作)，另一个再说(另一个线程再开始操作)。

6.6.2.1 非线程安全（不使用 semaphore）

总共有 50 张火车票，有两个售卖火车票的窗口，一个是北京火车票售卖窗口，另一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票，卖完为止。

/**
 * 非线程安全：不使用 semaphore
 * 初始化火车票数量、卖票窗口（非线程安全）、并开始卖票
 */
- (void)initTicketStatusNotSave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"semaphore---begin");
    
    self.ticketSurplusCount = 50;
    
    // queue1 代表北京火车票售卖窗口
    dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    // queue2 代表上海火车票售卖窗口
    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    dispatch_async(queue1, ^{
        [weakSelf saleTicketNotSafe];
    });
    
    dispatch_async(queue2, ^{
        [weakSelf saleTicketNotSafe];
    });
}

/**
 * 售卖火车票（非线程安全）
 */
- (void)saleTicketNotSafe {
    while (1) {
        
        if (self.ticketSurplusCount > 0) {  // 如果还有票，继续售卖
            self.ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%d 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        } else { // 如果已卖完，关闭售票窗口
            NSLog(@"所有火车票均已售完");
            break;
        }
        
    }
}

输出结果（部分）：

2019-08-08 15:21:39.772655+0800 YSC-GCD-demo[18071:4340555] currentThread---<NSThread: 0x6000015a2f40>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:21:39.772790+0800 YSC-GCD-demo[18071:4340555] semaphore---begin
2019-08-08 15:21:39.773101+0800 YSC-GCD-demo[18071:4340604] 剩余票数：48 窗口：<NSThread: 0x6000015cc600>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:21:39.773115+0800 YSC-GCD-demo[18071:4340605] 剩余票数：49 窗口：<NSThread: 0x6000015f8600>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:21:39.975041+0800 YSC-GCD-demo[18071:4340605] 剩余票数：47 窗口：<NSThread: 0x6000015f8600>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:21:39.975037+0800 YSC-GCD-demo[18071:4340604] 剩余票数：47 窗口：<NSThread: 0x6000015cc600>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:21:40.176567+0800 YSC-GCD-demo[18071:4340604] 剩余票数：46 窗口：<NSThread: 0x6000015cc600>{number = 4, name = (null)}

可以看到在不考虑线程安全，不使用 semaphore 的情况下，得到票数是错乱的，这样显然不符合我们的需求，所以我们需要考虑线程安全问题。

6.6.2.2 线程安全（使用 semaphore 加锁）
考虑线程安全

/**
 * 线程安全：使用 semaphore 加锁
 * 初始化火车票数量、卖票窗口（线程安全）、并开始卖票
 */
- (void)initTicketStatusSave {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"semaphore---begin");
    
    semaphoreLock = dispatch_semaphore_create(1);
    
    self.ticketSurplusCount = 50;
    
    // queue1 代表北京火车票售卖窗口
    dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    // queue2 代表上海火车票售卖窗口
    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    __weak typeof(self) weakSelf = self;
    dispatch_async(queue1, ^{
        [weakSelf saleTicketSafe];
    });
    
    dispatch_async(queue2, ^{
        [weakSelf saleTicketSafe];
    });
}

/**
 * 售卖火车票（线程安全）
 */
- (void)saleTicketSafe {
    while (1) {
        // 相当于加锁
        dispatch_semaphore_wait(semaphoreLock, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        
        if (self.ticketSurplusCount > 0) {  // 如果还有票，继续售卖
            self.ticketSurplusCount--;
            NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%d 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
            [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
        } else { // 如果已卖完，关闭售票窗口
            NSLog(@"所有火车票均已售完");
            
            // 相当于解锁
            dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock);
            break;
        }
        
        // 相当于解锁
        dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock);
    }
}

输出结果为：

2019-08-08 15:23:58.819891+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348091] currentThread---<NSThread: 0x600000681380>{number = 1, name = main}
2019-08-08 15:23:58.820041+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348091] semaphore---begin
2019-08-08 15:23:58.820305+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348159] 剩余票数：49 窗口：<NSThread: 0x6000006ede80>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:23:59.022165+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348157] 剩余票数：48 窗口：<NSThread: 0x6000006e4b40>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:23:59.225299+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348159] 剩余票数：47 窗口：<NSThread: 0x6000006ede80>{number = 3, name = (null)}
...
2019-08-08 15:24:08.355977+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348157] 剩余票数：2 窗口：<NSThread: 0x6000006e4b40>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:24:08.559201+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348159] 剩余票数：1 窗口：<NSThread: 0x6000006ede80>{number = 3, name = (null)}
2019-08-08 15:24:08.759630+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348157] 剩余票数：0 窗口：<NSThread: 0x6000006e4b40>{number = 4, name = (null)}
2019-08-08 15:24:08.965100+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348159] 所有火车票均已售完
2019-08-08 15:24:08.965440+0800 YSC-GCD-demo[18116:4348157] 所有火车票均已售完

可以看出，在考虑了线程安全的情况下，使用 dispatch_semaphore
机制之后，得到的票数是正确的，没有出现混乱的情况。也就解决了多个线程同步的问题。

多线程GCD专篇

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