ios高级开发之多线程（三）GCD技术

GCD是基于C的API，它是libdispatch的的市场名称。而libdispatch作为Apple公司的一个库，为并发代码在多核硬件（跑IOS或者OS X）上执行提供有力支持。

那么我们为什么要用GCD技术呢？

1.GCD能够推迟昂贵的计算任务，并在后台运行它们来改善你的应用的性能。

2.GCD提供一个易于使用的并发模型而不仅仅是锁和线程。以帮助我们避开并发陷阱。

3.GCD具有在常见模式（比如单例）上用更高性能的原语优化你的代码的潜在能力。

4.GCD旨在替换NSTread等线程技术。

5.GCD可充分利用设备的多核。

6.GCD可自动管理线程的生命周期。

说了这些GCD的优点，那么在实际开发中，如何使用GCD来更好满足我们的需求呢？

一、Synchronous&Asynchronous 同步&异步

1.Synchronous同步：同步任务的执行的方式：在当前线程中执行，必须等待当前语句执行完毕，才会执行下一条语句。

来看下同步的代码：

//同步的打印顺序
-(void)syncTask{
    NSLog(@"begin");
    //GCD的同步方法
    dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        //任务中要执行的代码
        [NSThread sleepForTimeInterval:2.0];
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"end");
}

来看打印出来的：

2019-03-29 12:00:54.993042+0800 wftest[5191:88411] begin

2019-03-29 12:00:56.994525+0800 wftest[5191:88411] <NSThread: 0x600000ff5380>{number = 1, name = main}

2019-03-29 12:00:56.994799+0800 wftest[5191:88411] end

 

可以看到，即使线程休眠了2秒，他依然会按照顺序执行，等代码块内的代码执行完毕后，才会执行end.

 

接着我们再来看异步，不在当前线程中执行，不用等当前语句执行完毕，就可以执行下一条语句

来看代码：

//异步顺序
-(void)asyncTask{
    //异步不会在当前线程执行，首先需要开辟新的线程，而开辟新的线程也需要一定的时间
    NSLog(@"begin");
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"end");
}

　　我们来看下打印的情况：

2019-03-29 16:06:34.600530+0800 wftest[1336:19777] begin

2019-03-29 16:06:34.600763+0800 wftest[1336:19777] end

2019-03-29 16:06:34.600892+0800 wftest[1336:20090] <NSThread: 0x600000acc600>{number = 3, name = (null)}

 

可以看到，打印出来begin后，直接打印出了end.然后才执行了异步块里的代码。

 

接下来，我们来看看串行队列Serial queues，和并行队列（并发队列）Concurrent queues.

1.串行队列的特点：

以先进先出的方式执行，顺序调度队列中的任务执行。

无论队列中的任务函数是同步还是异步，都会等待前一个任务执行完成后，再调度后面的任务。

我们先来看看，串行队列的同步代码：

//串行队列同步函数（在一个线程中执行，注意，GCD的是C语言API，不要和OC弄混）
-(void)serialSync{
    //这里有两个参数,第一个参数的标识符，一般为公司域名倒写，第二个参数队列类型，DISPATCH_QUEUE_SERIAL串行，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT为并发队列
    dispatch_queue_t  serialQueue = dispatch_queue_create("com.feng", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //创建任务
    void (^task1) (void) = ^(){
        NSLog(@"task1---%@",[NSThread currentThread]);
    };
    
    void (^task2) (void) = ^(){
        NSLog(@"task2 --  %@",[NSThread currentThread]);
    };
    
    void (^task3) (void) = ^(){
        NSLog(@"task3  -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    
    //添加任务到队列，同步执行方法
    dispatch_sync(serialQueue, task1);
    dispatch_sync(serialQueue, task2);
    dispatch_sync(serialQueue, task3);
}

　　然后来看下NSLog打印的东西：

2019-03-29 17:08:10.362074+0800 wftest[2989:50297] task1---<NSThread: 0x600002009340>{number = 1, name = main}

2019-03-29 17:08:10.364550+0800 wftest[2989:50297] task2 --  <NSThread: 0x600002009340>{number = 1, name = main}

2019-03-29 17:08:10.365860+0800 wftest[2989:50297] task3  -- <NSThread: 0x600002009340>{number = 1, name = main}

可以看到task1,taks2,task3是完全按照顺序执行的。

再来看串行队列的异步方法：

先来看代码

 

//串行队列异步函数
-(void)serialAsync{
    //创建一个串行队列
    dispatch_queue_t serialQuene = dispatch_queue_create("com.feng", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //2.创建任务
    void (^task1)(void) = ^(){
        NSLog(@"task1 --- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void (^task2)(void) = ^(){
        NSLog(@"task 2-- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void (^task3)(void) = ^(){
        NSLog(@"task 3 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    
    //3.添加任务队列
    dispatch_async(serialQuene, task1);
    dispatch_async(serialQuene, task2);
    dispatch_async(serialQuene, task3);
}

 

　来看下打印结果：

2019-03-30 14:27:21.730761+0800 wftest[4929:84017] 主线程 -- <NSThread: 0x600000650540>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:27:21.731252+0800 wftest[4929:84090] task1 --- <NSThread: 0x600000638340>{number = 3, name = (null)}
2019-03-30 14:27:21.731536+0800 wftest[4929:84090] task 2-- <NSThread: 0x600000638340>{number = 3, name = (null)}
2019-03-30 14:27:21.731691+0800 wftest[4929:84090] task 3 -- <NSThread: 0x600000638340>{number = 3, name = (null)}

　　

 

 

可以看到，串行队列异步执行，仍然按顺序执行的。也就是说，只要是串行队列，无论是异步，还是同步函数，都是按顺序执行的。

 

 

2.看完串行队列，我们来看并发（并行）队列。

并发队列的特点：

1.以先进先出的方法，并发调度队列中的任务的执行。

2.如果是并发队列的同步执行，就会等先被调度的任务执行完毕后，再执行下一个任务。

3.如果是并发队列的异步执行，同时底层线程池有可用的线程资源，会在新的任务调度后，调度下一个任务。

也就是说，先加进来的任务会先被执行，但不用等他执行完毕，就可以接着调度下一个任务。

那么，我们先来看并发队列的同步任务的代码：

//并发队列同步函数
-(void)concurrentSync{
    //1.创建并发队列
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.feng", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    //2.创建任务
    void (^task1) (void) = ^(){
        NSLog(@"task1 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void (^task2) (void) = ^(){
        NSLog(@"task2 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void (^task3) (void) = ^(){
        NSLog(@"task3 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    
    //3.添加同步任务到并发队列
    dispatch_sync(concurrentQueue, task1);
    dispatch_sync(concurrentQueue, task2);
    dispatch_sync(concurrentQueue, task3);
}

　　再来看打印情况：

2019-03-30 14:01:51.358796+0800 wftest[4073:69627] 主线程 -- <NSThread: 0x600001bdcd00>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:01:51.359220+0800 wftest[4073:69627] task1 -- <NSThread: 0x600001bdcd00>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:01:51.359668+0800 wftest[4073:69627] task2 -- <NSThread: 0x600001bdcd00>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:01:51.360195+0800 wftest[4073:69627] task3 -- <NSThread: 0x600001bdcd00>{number = 1, name = main}

　　

　　

　　

 

可以看到，虽然是并发队列，但因为是同步任务，所以也是按顺序执行的。因为是同步任务，所以就在当前线程，主线程中执行。异步任务则会在子线程中执行。

（可以简单总结：串行 ，要等待上个任务执行完毕，才执行下个任务，所以会在同一个线程中执行。 并行：不用等上个任务执行完毕，就可以执行下个任务。同步：在当前线程中执行，不会开辟子线程。异步：在子线程中执行(这是指串行和并行队列。后面说的主队列异步，也是在主线程中执行)）。

 

再来看并发队列的异步执行任务：

//并发队列的异步执行
-(void)concurrentAsyn{
    //1.创建队列
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.feng", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //2.创建任务
    void(^task1) (void) = ^(){
        NSLog(@"task1 --   %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void(^task2) (void) = ^(){
        NSLog(@"task2 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void(^task3) (void) = ^(){
        NSLog(@"task3 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    //3.把任务添加到队列中去
    dispatch_async(concurrentQueue, task1);
    dispatch_async(concurrentQueue, task2);
    dispatch_async(concurrentQueue, task3);
}

　　来看打印情况：

2019-03-30 14:02:45.003384+0800 wftest[4112:70392] 主线程 -- <NSThread: 0x600000ba8c40>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:02:45.005834+0800 wftest[4112:70450] task2 -- <NSThread: 0x600000bf7840>{number = 4, name = (null)}
2019-03-30 14:02:45.005834+0800 wftest[4112:70449] task1 --   <NSThread: 0x600000bcc380>{number = 3, name = (null)}
2019-03-30 14:02:45.005838+0800 wftest[4112:70454] task3 -- <NSThread: 0x600000bcc480>{number = 5, name = (null)}

　　可以看到，异步任务另外开辟了子线程。可以看到打印顺序发生了变化。

接着，我们来看全局队列。

全局队列的工作表现和并发队列一致。

但是全局队列是否就是并发队列呢？不是的。我们来看下他们的区别：

1.全局队列没有名称，无论是MRC&ARC都不用考虑释放，所以在日常开发中，建议使用全局队列。

2.并发队列：有名字，和NSThread的name属性作用类似，如果你在MRC的开发中，则需要使用dispatch_releas(q)来释放对应的对象。

那么并发队列在什么时候使用呢？在你开发第三方的框架的时候，则需要使用并发队列了。这样可以避开和使用你的开发框架的程序员弄混队列。

咱们先来看下全局队列的同步任务。（日常开发中几乎用不到。）

//全局队列的同步任务
-(void)globalSync{
    NSLog(@"begin");
    //1.创建全局队列
    dispatch_queue_t gloabalQueue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    //2.创建任务
    void(^task1) (void) = ^(){
        NSLog(@"task1 --   %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void(^task2) (void) = ^(){
        NSLog(@"task2 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void(^task3) (void) = ^(){
        NSLog(@"task3 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    //3.加入任务到队列中执行
    dispatch_sync(gloabalQueue, task1);
    dispatch_sync(gloabalQueue, task2);
    dispatch_sync(gloabalQueue, task3);
    NSLog(@"end");
}

　　来看打印结果：

2019-03-30 14:35:08.160967+0800 wftest[5189:88230] 主线程 -- <NSThread: 0x600000684300>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:35:08.161223+0800 wftest[5189:88230] begin
2019-03-30 14:35:08.161470+0800 wftest[5189:88230] task1 --   <NSThread: 0x600000684300>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:35:08.161639+0800 wftest[5189:88230] task2 -- <NSThread: 0x600000684300>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:35:08.161773+0800 wftest[5189:88230] task3 -- <NSThread: 0x600000684300>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:35:08.161891+0800 wftest[5189:88230] end

　　可以看到，按熟悉执行，同步的，都是当前线程中执行的。

再来看全局队列的异步任务，他是在子线程池上执行的，每个任务都有一个自己的线程，前提是线程池里有线程资源，底层有一个线程重用机制的。看下代码：

2019-03-30 14:39:06.429812+0800 wftest[5330:90708] 主线程 -- <NSThread: 0x600003606580>{number = 1, name = main}
2019-03-30 14:39:06.430060+0800 wftest[5330:90708] begin
2019-03-30 14:39:06.430228+0800 wftest[5330:90708] end
2019-03-30 14:39:06.430381+0800 wftest[5330:90762] task1 --   <NSThread: 0x600003660a40>{number = 3, name = (null)}
2019-03-30 14:39:06.430416+0800 wftest[5330:90763] task3 -- <NSThread: 0x600003660a00>{number = 4, name = (null)}
2019-03-30 14:39:06.430422+0800 wftest[5330:90760] task2 -- <NSThread: 0x600003660ec0>{number = 5, name = (null)}

　　可以看到，每个任务都有自己的独立的线程。

有点累，一会再来看看主队列。

主队列的特点：

1.专门用来在主线程上调度任务的队列。

2.不会开启子线程

3.以先进先出的方式，在主线程空闲的时候才会调度主队列中的任务在主线程中执行。

4.如果当前主线程中有任务在执行，那么无论主队列中添加了什么任务，都不会被调度。

主队列是负责在主线程中调度任务的。

会随着程序启动一起创建。

对于我们程序员来说，主队列只需要获取，不需要创建。

那么我们来看下主队列的异步任务的代码：

//主队列的异步任务
-(void)mainAsync{
    NSLog(@"begin");
    
    //1.创建主队列
    dispatch_queue_main_t mainAsync = dispatch_get_main_queue();
    
    //2.创建任务
    void(^task1) (void) = ^(){
        NSLog(@"task1 --   %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void(^task2) (void) = ^(){
        NSLog(@"task2 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    void(^task3) (void) = ^(){
        NSLog(@"task3 -- %@",[NSThread currentThread]);
    };
    //添加任务到队列
    dispatch_async(mainAsync, task1);
    dispatch_async(mainAsync, task2);
    dispatch_async(mainAsync, task3);
    NSLog(@"end");
}

　　来看看打印情况：

2019-04-01 16:23:52.002922+0800 wftest[2320:37104] 主线程 -- <NSThread: 0x600001676a80>{number = 1, name = main}
2019-04-01 16:23:52.003178+0800 wftest[2320:37104] begin
2019-04-01 16:23:52.003342+0800 wftest[2320:37104] end
2019-04-01 16:23:52.092118+0800 wftest[2320:37104] task1 --   <NSThread: 0x600001676a80>{number = 1, name = main}
2019-04-01 16:23:52.092324+0800 wftest[2320:37104] task2 -- <NSThread: 0x600001676a80>{number = 1, name = main}
2019-04-01 16:23:52.092497+0800 wftest[2320:37104] task3 -- <NSThread: 0x600001676a80>{number = 1, name = main}

　　大家可以注意到这里的几个情况：

1.虽然是异步的，但是三个任务仍然按顺序调度执行。

2.先执行了begin,紧接着执行的了end.然后才执行了三个任务，也就是说，主线程有空闲的时候才执行这三个任务。

我们说下deadlock死锁：是两个或者更多的线程之间出现的情况：比如第一个线程在等待第二个线程的完成才能继续执行，而第二个线程在等待第一个线程的完成才能继续执行。

看起来似乎异步更有用，效率更高，那么同步有什么用呢，我们说下同步的作用。

1.首先，同步肯定是保证了任务执行的顺序。

2.可以让后面的异步任务要依赖于某一个同步的任务。比如，必须让用户登录之后，才允许他下载电影。

我们看下代码：

//同步+异步
-(void)loadMovies{
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{//开辟一条子线程
        NSLog(@"开辟了子线程----%@",[NSThread currentThread]);
        dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            //登录,在当前的线程执行
            NSLog(@"登录了---%@", [NSThread currentThread]);
            sleep(3);
        });
        
        //2.同时下载3部电影
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            NSLog(@"正在下载第一部电影---%@",[NSThread currentThread]);
        });
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            NSLog(@"正在下载第二部电影---%@",[NSThread currentThread]);
        });
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
            NSLog(@"正在下载第三部电影---%@",[NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            [NSThread sleepForTimeInterval:1.0];
            NSLog(@"计算机将在三秒后关闭 --%@",[NSThread currentThread]);
            dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
                NSLog(@"关机了---%@", [NSThread currentThread]);
           });
        });
    });
}

　　然后我们来看打印log:

2019-04-01 17:52:46.491858+0800 wftest[5359:81060] 开辟了子线程----<NSThread: 0x600002ff8580>{number = 3, name = (null)}
2019-04-01 17:52:46.492263+0800 wftest[5359:81060] 登录了---<NSThread: 0x600002ff8580>{number = 3, name = (null)}
2019-04-01 17:52:49.497610+0800 wftest[5359:81063] 正在下载第一部电影---<NSThread: 0x600002ffaa00>{number = 4, name = (null)}
2019-04-01 17:52:49.497634+0800 wftest[5359:81062] 正在下载第三部电影---<NSThread: 0x600002ffefc0>{number = 6, name = (null)}
2019-04-01 17:52:49.497654+0800 wftest[5359:81061] 正在下载第二部电影---<NSThread: 0x600002ffef40>{number = 5, name = (null)}
2019-04-01 17:52:50.498825+0800 wftest[5359:80998] 计算机将在三秒后关闭 --<NSThread: 0x600002f9d600>{number = 1, name = main}
2019-04-01 17:52:53.752223+0800 wftest[5359:80998] 关机了---<NSThread: 0x600002f9d600>{number = 1, name = main}

　　我们注意到这几个方面：虽然下载电影的时候，又开启了三个新的线程，但是他们仍然要等待登录后，才能执行，以及最后，计算机回到主队列去关闭计算机的时候，也是等电影下载完毕。这是因为主队列这里的也是同步任务。前面也是同步任务。

接下来我们来看下dispatch_time的延迟操作

什么时候使用dispatch_after呢？

1.最好坚持在主队列上使用dispatch_after。而不是在自定义串行队列上，并发队列也尽量不要使用。

2.主队列（串行）是使用dispatch_after的最好选择。xcode也提供了自动完成模板。

我们来看下代码：

//延迟执行
-(void)delay{
    dispatch_time_t when = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC));
    void(^task)(void)=^(){
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
    };
    //主队列
    dispatch_after(when, dispatch_get_main_queue(), task);
     NSLog(@"come here");
}

　　来看打印：

2019-04-02 10:55:47.020688+0800 wftest[2069:28686] come here
2019-04-02 10:55:49.216037+0800 wftest[2069:28686] <NSThread: 0x6000018e1c40>{number = 1, name = main}

IOS提供的一些方便使用的延迟：

//延迟执行
-(void)after{
    [self.view performSelector:@selector(setBackgroundColor:) withObject:[UIColor orangeColor] afterDelay:1.0];
}

　　再来看看线程安全：

线程安全是多线程不可避免的问题。

dispatch_once以线程安全的方式执行，仅且执行代码一次。她会给代码设立一个临界区。试图访问临界区（即要传递给dispatch_onece的代码）的不同线程，在临界区已经有一个线程在执行的情况下会被阻塞，直到临界区完成为止。

我们来看下使用dispatch_once来实现单例线程安全：

//使用dispatch_once实现线程安全的单例
+(instancetype)sharedSingleton{
    static id instance;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        instance = [[self alloc] init];
    });
    return instance;
}

　如果一个单例中的单例属性是一个可变对象。那么就要考虑线程安全问题了。比如NSMutableArray。可能会出现一个线程正在读取，另外一个线程正在修改。这样就会出现线程不安全的情况。在GCD中可以通过dispatch_barrier_async来进行创建读写锁，这样一个解决方案。

接下来，我们来看下调度组（dispatch_group）:

调度组的实现原理：类似引用计数，进行+1，-1；

应用场景：

比如当你开启了下载任务，当下载三个任务，只有等这三个任务全部下载完毕后，才能下一步做事情。这个时候就可以用到调度组，这个调度组，就能监听它里面的任务是否执行完毕：

//调度组
-(void)groupDispatch{
    //1.创建调度组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    //2.获取全局队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    //3.创建三个下载任务
    void(^task1)(void) = ^(){
        NSLog(@"%@----下载片头",[NSThread currentThread]);
    };
    
    dispatch_group_enter(group);//引用计算+1
    void (^task2) (void) = ^(){
        NSLog(@"%@---下载内容",[NSThread currentThread]);
        [NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
        NSLog(@"----下载内容完毕");
        dispatch_group_leave(group);//引用计数-1
    };
    
    dispatch_group_enter(group);//引用计数+1
    void(^task3)(void)=^(){
        NSLog(@"%@----下载片尾",[NSThread currentThread]);
        dispatch_group_leave(group);//引用计数-1
    };
    
    //4.需要将我们的队列和任务放到组内去监控
    dispatch_group_async(group, queue, task1);
    dispatch_group_async(group, queue, task2);
    dispatch_group_async(group, queue, task3);
    
    //5.监听函数
    // 参数2，表示参数3这里的代码在哪个队列中执行
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        //表示组内所有的任务都完成之后，执行这里的代码
        NSLog(@"把下载好的视频按顺序拼接好，然后显示在UI上播放%@",[NSThread currentThread]);
    });
    
}

　　看打印：

2019-04-02 16:18:45.168288+0800 wftest[12368:305146] <NSThread: 0x6000023d5fc0>{number = 4, name = (null)}---下载内容
2019-04-02 16:18:45.168288+0800 wftest[12368:305147] <NSThread: 0x6000023d5f00>{number = 3, name = (null)}----下载片头
2019-04-02 16:18:45.168288+0800 wftest[12368:305149] <NSThread: 0x6000023e9c80>{number = 5, name = (null)}----下载片尾
2019-04-02 16:18:48.174292+0800 wftest[12368:305146] ----下载内容完毕
2019-04-02 16:18:48.174604+0800 wftest[12368:305085] 把下载好的视频按顺序拼接好，然后显示在UI上播放<NSThread: 0x6000023b25c0>{number = 1, name = main}

　　dispatch_group_enter手动通知group任务已经开始。注意，enter和leave必须成对。否则会造成诡异崩溃问题。

最后，再来看定时源事件和子线程的运行循环：

-(void)myMain{
    //1.定义一个定时器
    NSTimer *timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:1.0 target:self selector:@selector(timeEvnet) userInfo:nil repeats:YES];
    //2.将定时器加入到运行循环中，只有当加入到运行循环中，他才知道这个时候，有一个定时任务
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addTimer:timer forMode:NSRunLoopCommonModes];
}

-(void)timeEvnet{
    NSLog(@"%d----%@",self.count,[NSThread currentThread]);
    if(self.count++ == 10){
        NSLog(@"挂了");
        //停止当前的运行循环
        CFRunLoopStop(CFRunLoopGetCurrent());
    }
}