iOS开发——多线程篇——GCD

一、基本概念

1、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

2、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

二、执行任务

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1、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

2、栅栏
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
'这个queue不能是全局的并发队列
必须和上面的任务是同一队列'

3、队列的类型
GCD的队列可以分为2大类型
并发队列（Concurrent Dispatch Queue）"DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT"
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）"DISPATCH_QUEUE_SERIAL"
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）

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

三、创建队列

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1、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);

2、并发队列
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
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT:
iOS8以前是优先级, iOS8以后是服务质量
iOS8以前
* - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 　　　　 高优先级 2
* - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT: 　　 默认的优先级 0
* - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW: 　　　　 低优先级 -2
* - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND:

ios8以后
* - QOS_CLASS_USER_INTERACTIVE  　　 0x21 用户交互(用户迫切想执行任务)
* - QOS_CLASS_USER_INITIATED 　　　　 0x19 用户需要
* - QOS_CLASS_DEFAULT  　　　　　　　　 0x15 默认
* - QOS_CLASS_UTILITY 　　　　　　　　   0x11 工具(低优先级, 苹果推荐将耗时操作放到这种类型的队列中)
* - QOS_CLASS_BACKGROUND 　　　　　  0x09 后台
* - QOS_CLASS_UNSPECIFIED 　　　　　   0x00 没有设置


3、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();

4、各种队列的执行效果

四、线程间通信

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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
        });
});

五、其他用法

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1、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秒后执行这里的代码...
});

使用NSTimer

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

2、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)
});

3、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
});

4、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...
});

六、单例模式

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1、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）

2、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;
}