iOS 多线程执行完网络任务ABC再执行D

前言
我发现网络上很多介绍多线程的案例感觉都是错误的例子。也不能说错的，例如用异步并发队列的时候，他们只是打印了一个log，这种打印的行为本身就是同步任务，肯定按照最简单的例子进行打印了，看到的效果自然是很多文章所说的。但是如果你Block里面的任务是网络请求呢？还能保证网络异步任务的一致性？很显然大部分文章压根没有考虑任务的异步性，而且显示开发中大部分任务都是异步的，因此本文先从网上的同步任务，也就是比较简单的案例开始介绍，最后再通过一道阿里的面试题来引出实际开发中的问题，这个题目非常有代表性。

线程同步
同步异步并发串行什么的可以看看这个简单的介绍

阿里有个面试题

使用GCD如何实现A，B，C三个任务并发，完成后执行任务D？

// 异步 并发队列 当前线程不等待，而且任务是并发队列，一次可以执行多个
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
// 第一种 同步任务
NSLog(@"同步任务打印1");
// 第二种 网络请求发送任务 (发送这个操作是任务，而网络返回的报文是不归任务管理的，因此发送任务发送之后，任务已经结束)
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"异步任务返回报文打印1");
});
});
可以看到异步并发任务有两种，一种任务是同步的，一种任务是网络请求，发送操作是同步的，但是请求到的结果是异步的。阿里的面试题，肯定是后者异步并发队列里面的任务也是并发的操作，如何实现ABC三个网络请求都回来之后->执行D这样的操作？

异步并发（同步任务）

同步任务很简单，也是所有你能搜到的资料告诉你如何做到的几个方法。

第一种GCD group

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务A");
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务B");
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务C");
});

dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    NSLog(@"任务完成执行");
});

// 2018-04-18 10:18:52.950271+0800 GCD[2283:78081] 同步任务B
// 2018-04-18 10:18:52.950271+0800 GCD[2283:78082] 同步任务C
// 2018-04-18 10:18:52.950273+0800 GCD[2283:78083] 同步任务A
// 2018-04-18 10:18:52.950424+0800 GCD[2283:78082] 任务完成执行

// 2018-04-18 10:19:30.821003+0800 GCD[2315:79354] 同步任务B
// 2018-04-18 10:19:30.821003+0800 GCD[2315:79355] 同步任务A
// 2018-04-18 10:19:30.821003+0800 GCD[2315:79370] 同步任务C
// 2018-04-18 10:19:30.821145+0800 GCD[2315:79355] 任务完成执行
可以看到，异步线程，并发队列里面，三个任务可以同时执行，因此打印顺序随机。但是由于打印的任务，这个打印的动作是同步的，没有再开线程有其他进一步的异步操作，所以你看起来好像没什么问题。

第二种 dispatch_barrier_async

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(0, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"任务A");
});

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"任务B");
});

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"任务C");
});

dispatch_barrier_async(queue, ^{
    NSLog(@"阻塞自定义并发队列");
});

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"任务D");
});

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"任务E");
});

注意，这里用到的dispatch_barrier_async如果使用的队列是dispatch_global_queue，那么就等同意dispatch_async，起不到阻塞的作用。我们需要自己创建并发队列，然后再执行barrier函数，前面ABC三个任务随机，后面DE随机，但是DE的执行必须是等待ABC任务执行完的。

第三种 NSOperation

NSBlockOperation *operatioon1 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
NSLog(@"任务A");
}];

NSBlockOperation *operatioon2 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"任务B");
}];

NSBlockOperation *operatioon3 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"任务C");
}];

NSBlockOperation *operatioon4 = [NSBlockOperation blockOperationWithBlock:^{
    NSLog(@"任务D");
}];

[operatioon4 addDependency:operatioon1];
[operatioon4 addDependency:operatioon2];
[operatioon4 addDependency:operatioon3];

NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
[queue addOperations:@[operatioon1,operatioon2,operatioon3,operatioon4] waitUntilFinished:YES];
NSLog(@"完成之后的操作");

通过任务之间的依赖关系执行，最后的参数YES的时候是会阻塞当前线程，执行完之后再往后执行，NO的话就不阻塞

可以看到，上面的都是异步并发操作，而里面的任务是同步的，这里的任务指的是Block里面的所有操作，但是如果Block里面的操作是网络请求，也是异步的，那上面的做法就会有问题了，看如下代码

错误例子

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务A");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"网络异步任务AA");
    });
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务B");
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务C");
});

dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    NSLog(@"任务完成执行");
});

// 2018-04-18 10:53:16.294263+0800 GCD[3287:115681] 同步任务B
// 2018-04-18 10:53:16.294263+0800 GCD[3287:115679] 同步任务C
// 2018-04-18 10:53:16.294263+0800 GCD[3287:115699] 同步任务A
// 2018-04-18 10:53:16.294430+0800 GCD[3287:115699] 任务完成执行
// 2018-04-18 10:53:18.294592+0800 GCD[3287:115646] 网络异步任务AA
用dispatch_after来模拟网络请求，可以看到，同步任务ABC->D这些操作还是正确的，但是里面有个模拟网络请求的任务，就不会按我们所想的顺序执行了。为什么呢？很简单，首先都是异步的，子线程操作，而且是并发队列，那么任务可以多个一起，如果任务是单纯的打印，即同步任务，那么就能完成我们的预期，如果Block任务里面还嵌套异步任务，因为并发队列里面的任务，只是负责打印和发送请求的操作，异步回调数据是不归队列管的，任务的执行完毕，只是Block代码块代码执行完，如果里面还包含异步任务，这里就需要通过信号量dispatch_semaphore来实现了。

下面就来实现如果并发队列里面的任务是网络请求，如何等ABC三个网络请求回调之后，再执行D？

先来介绍下Dispatch_semaphore的使用

先来介绍下Dispatch_semaphore的使用

dispatch_semaphore是GCD用来同步的一种方式，与他相关的共有三个函数，分别是

dispatch_semaphore_create，
dispatch_semaphore_signal，
dispatch_semaphore_wait。
下面我们逐一介绍三个函数：

dispatch_semaphore_create

dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value);

传入的参数为long，输出一个dispatch_semaphore_t类型且值为value的信号量。

值得注意的是，这里的传入的参数value必须大于或等于0，否则dispatch_semaphore_create会返回NULL。

关于信号量，我就不在这里累述了，网上很多介绍这个的。我们这里主要讲一下dispatch_semaphore这三个函数的用法）。
dispatch_semaphore_signal的声明为：

long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema)

这个函数会使传入的信号量dsema的值加1；（至于返回值，待会儿再讲）
dispatch_semaphore_wait的声明为：

long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)；

这个函数会使传入的信号量dsema的值减1；

这个函数的作用是这样的，如果dsema信号量的值大于0，该函数所处线程就继续执行下面的语句，并且将信号量的值减1；

如果desema的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout（注意timeout的类型为dispatch_time_t，

不能直接传入整形或float型数），如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了，

且该函数（即dispatch_semaphore_wait）所处线程获得了信号量，那么就继续向下执行并将信号量减1。

如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0，那么等到timeout时，其所处线程自动执行其后语句。
dispatch_semaphore_signal的返回值为long类型

当返回值为0时表示当前并没有线程等待其处理的信号量，其处理

的信号量的值加1即可。当返回值不为0时，表示其当前有（一个或多个）线程等待其处理的信号量，并且该函数唤醒了一个等待的线程（当线程有优先级时，唤醒优先级最高的线程；否则随机唤醒）。

dispatch_semaphore_wait的返回值也为long型。当其返回0时表示在timeout之前，该函数所处的线程被成功唤醒。
当其返回不为0时，表示timeout发生。

在设置timeout时，比较有用的两个宏：DISPATCH_TIME_NOW 和 DISPATCH_TIME_FOREVER。

DISPATCH_TIME_NOW　　表示当前；

DISPATCH_TIME_FOREVER　　表示遥远的未来；

一般可以直接设置timeout为这两个宏其中的一个，或者自己创建一个dispatch_time_t类型的变量。

创建dispatch_time_t类型的变量有两种方法，dispatch_time和dispatch_walltime。

利用创建dispatch_time创建dispatch_time_t类型变量的时候一般也会用到这两个变量。

dispatch_time的声明如下：

dispatch_time_t dispatch_time(dispatch_time_t when, int64_t delta)；
其参数when需传入一个dispatch_time_t类型的变量，和一个delta值。表示when加delta时间就是timeout的时间。
例如：dispatch_time_t t = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 110001000*1000);

表示当前时间向后延时一秒为timeout的时间。
关于信号量，一般可以用停车来比喻。

停车场剩余4个车位，那么即使同时来了四辆车也能停的下。如果此时来了五辆车，那么就有一辆需要等待。

信号量的值就相当于剩余车位的数目，dispatch_semaphore_wait函数就相当于来了一辆车，dispatch_semaphore_signal

就相当于走了一辆车。停车位的剩余数目在初始化的时候就已经指明了（dispatch_semaphore_create（long value）），

调用一次dispatch_semaphore_signal，剩余的车位就增加一个；调用一次dispatch_semaphore_wait剩余车位就减少一个；

当剩余车位为0时，再来车（即调用dispatch_semaphore_wait）就只能等待。有可能同时有几辆车等待一个停车位。有些车主

没有耐心，给自己设定了一段等待时间，这段时间内等不到停车位就走了，如果等到了就开进去停车。而有些车主就像把车停在这，

所以就一直等下去。
参考文章 这里面有个Demo，理解不了的可以看一下，信号量1的时候一般都当做锁来看待

异步并发（模拟网络异步任务）
子线程同时执行ABC三个同步任务、全部执行完成再在子线程执行三个同步任务D。

说队列组/依赖基本可以确定了解GCD/NSOpertion。但是比较麻烦、用线程栅栏dispatch_barrier的话会更简便一些

这个就是上面的同步介绍面试题

上一题中的ABC三个任务改成异步任务(如AFN网络请求)、全部回调成功后进行数据整合。
如果只说队列/任务组肯定不行。因为网络请求本身是异步的、任务会立即完成、但数据还没有回来。
最好的就是在队列组的前提下。把异步的网络请求转化为同步、以捕获正确的完成时机。
具体操作需要使用信号量。

这里有个帖子有介绍这个，但是没有具体Demo，下面看看如何组合信号量实现的

第一种 dispatch_group + semaphore

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"同步任务A");
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"网络异步任务一");
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    
    NSLog(@"同步任务B");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(0.8f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"网络异步任务二");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务C");
});

dispatch_group_async(group, queue, ^{
    
    NSLog(@"同步任务D");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3.5f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"网络异步任务四");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
});

dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    NSLog(@"任务完成执行");
});

分析如下：

异步并发队列，里面添加了四个任务，任务AB有网络请求，C同步任务打印，D也有网络请求，如何在ABCD四个任务完成，而且网络请求也完成之后执行之后的操作？

可以看到，Block整个就是一个任务，如果没有dispatch_semaphore_wait，带有网络请求的任务，因为网络请求本身是异步的、任务会立即完成、但数据还没有回来。，因为发送网络请求，就已经把Block的任务完成了，异步回来的操作已经不属于并发队列里面的管理的任务了。就和上面的错误例子一样，完成任务的执行，和请求回调没有任何顺序关系了。那么如果我们在Block里面加了dispatch_semaphore_wait，什么意思呢？如果信号量为0的时候，那么就会一直在这里等待。可以理解为一开始发送网络请求出去，这个时候执行到wait函数，信号量为0，等待，队列任务没有执行完，只有当请求回来的时候调用singnal的时候，信号+1，wait的函数随机获取到信号，放开任务，执行完毕一个，剩下的没有获取到的信号继续等待，那么就会按我们的，执行完一个网络请求，信号+1，释放一个wait，执行完一个Block任务，那么，当所有的网络请求执行完，所有的wait都被释放，任务都完成了，才会通知Group调用完成。

第二种 dispatch_group_enter 和 dispatch_group_leave

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_enter(group);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"同步任务A");
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"网络异步任务一");
dispatch_group_leave(group);
});
});

dispatch_group_enter(group);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    
    NSLog(@"同步任务B");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(0.8f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"网络异步任务二");
        dispatch_group_leave(group);
    });
});
dispatch_group_enter(group);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"同步任务C");
    dispatch_group_leave(group);
});

dispatch_group_enter(group);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    
    NSLog(@"同步任务D");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3.5f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"网络异步任务四");
        dispatch_group_leave(group);
    });
});

dispatch_group_notify(group, queue, ^{
    NSLog(@"任务完成执行");
});

这种方法也是我之前项目中用的，也能实现上面的执行顺序。

ABCD异步顺序随机，无论任务是否有异步，都会等任务执行完（包括网络请求）再执行任务完成

异步串行（同步任务）
这个没什么好说的，同步任务，在串行队列，肯定顺序执行

异步串行（异步任务）
但是如果串行队列里面的任务是网络请求如何，再让等网络请求回调之后也顺序执行？

看代码 不做处理

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(0, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"执行任务一");
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"网络任务一");
});
});

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"执行任务二");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(0.6 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"网络任务二");
    });
});

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"执行任务三");
});

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"执行完成");
});
2018-04-18 12:11:04.956900+0800 GCD[4889:182340] 执行任务一
2018-04-18 12:11:04.957076+0800 GCD[4889:182340] 执行任务二
2018-04-18 12:11:04.957183+0800 GCD[4889:182340] 执行任务三
2018-04-18 12:11:04.957290+0800 GCD[4889:182340] 执行完成
2018-04-18 12:11:05.557397+0800 GCD[4889:182291] 网络任务二
2018-04-18 12:11:07.156658+0800 GCD[4889:182291] 网络任务一

可以看到串行队列任务执行是顺序的，但是异步网络请求回调是不按顺序的。下面我们用dispatch_semaphore处理下

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(0, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"执行任务一");
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"网络任务一");
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
});

dispatch_async(queue, ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"执行任务二");
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(0.6 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"网络任务二");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
});

dispatch_async(queue, ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"执行任务三");
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

dispatch_async(queue, ^{
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"执行完成");
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

2018-04-18 13:54:20.412918+0800 GCD[6841:262952] 执行任务一
2018-04-18 13:54:22.413131+0800 GCD[6841:262916] 网络任务一
2018-04-18 13:54:22.413369+0800 GCD[6841:262952] 执行任务二
2018-04-18 13:54:23.073214+0800 GCD[6841:262916] 网络任务二
2018-04-18 13:54:23.073512+0800 GCD[6841:262952] 执行任务三
2018-04-18 13:54:23.073697+0800 GCD[6841:262952] 执行完成

当异步串行队列，而且任务有网络异步请求，我们需要用信号量，每次开放一个任务，当一个任务无论是同步还是异步，都是操作完之后再把信号量+1，然后下一个任务才会解锁。这里的信号量可以当做锁来理解。

总结

异步并发执行同步任务，可以用dispatch_group,dispatch_barrier和NSOperation的依赖

异步串行执行同步任务，默认就是顺序执行

异步并发执行异步任务，可以用dispatch_group+semaphore 初始化信号为0，执行完一个异步通过singnal释放一个wait任务

或者用disaptch_group_enter 和 dispatch_group_leave

异步串行执行异步任务，可以用dispatch_semaphore 初始化信号为1，顺序执行任务，每个任务都加锁，执行任务消耗锁，顺延任务等待，执行完一个任务，singnal，然后下一个任务开锁顺序执行

如果多个任务网络请求，NSOperation我感觉无法实现 多网络任务执行完之后再最终统一执行某一个人任务。这个时候只有用dispatch_group + semaphore来实现

多线程面试题

一个简书的好文章

dispatch_semaphore

NSOperation
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原文链接：https://blog.csdn.net/Deft_MKJing/article/details/51518556