iOS多线程--GCD

简单介绍下GCD：

GCD：Grand Central Dispatch(伟大的中枢调度器)，纯C的函数，提供了很多非常强大的功能。

它是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案，具有以下优点

1.GCD会自动利用更多的CPU内核（双核、四核等）

2.自动管理线程的生命周期（创建任务、调度任务、销毁线程）

3.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，所以它大大解放了程序员

在GCD中有两个核心的概念：任务和队列。任务就是你要执行什么操作 队列就是用来存放任务

使用GCD一般有两个步骤：

1.定制任务，确定你要进行的操作

2.将任务添加到队列中，GCD会自动将任务从队列中取出(FIFO,先进先出原则)，放到相应的线程中执行

GCD中有两个主要执行任务的函数：

1.同步：(不能开启新线程)

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)

2.异步：(开启新线程)

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)

GCD中的队列有可以分为两大类型：

1.并发队列(Concurrent Dispatch Queue):可以让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程执行任务)，并发功能只有在异步函数下才有效(dispatch_async)

2.串行队列:任务一个接一个有序执行

GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，不需要手动创建：使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

串行队列有两种方式获得：1.dispatch_queue_create创建 2.使用主队列dispatch_get_main_queue()，主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列，放在主队列的任务都会在主线程中执行

上代码验证下：

1.异步函数在并发队列中执行

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    
    // 1.获得全局的并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    // 2.添加任务到队列中执行任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);
    });

}；

结果如图：

可见程序在多线程中并发执行

2.异步函数在串行队列中执行：

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self asyncSerialQueue];
}

#pragma mark 异步+串行
-(void)asyncSerialQueue
{
    // 1.创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("gcd.queue", NULL);
    // 2.添加任务到队列中执行任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
}

结果如图:

可见程序开启单个线程按顺序执行

3.在同步函数中执行并发任务

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self syncConcurrentQueue];
}

#pragma mark 同步+并发
-(void)syncConcurrentQueue
{
    // 1.获得全局的并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    // 2.添加任务到队列中执行任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
}

结果如图：

在主线程中按顺序执行，并发队列失去并发功能

4.同步执行串行队列:

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    [self syncSerialQueue];
}
#pragma mark 同步+串行
-(void)syncSerialQueue
{
    // 1.创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("gcd.queue", NULL);
    // 2.添加任务到队列中执行任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);
    });
}

结果同第三种情况，不会开启新的线程，按顺序执行

这里要特别注意，如果使用同步函数在主队列中执行，会造成线程死锁的情况

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    NSLog(@"1");
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2");
    });
    NSLog(@"3");
}

输出结果为1

那么使用异步函数在主队列中执行呢？

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]);
}

结果为：

结果很特殊：不会开启新的线程，而是主队列中的任务会缓一缓，最后执行

综上来看，各种队列执行情况如下表：

关于GCD还有其他用法

1.延时执行：

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];
    
    // 通常的延时执行
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        [self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:1.0];
    });
    
    // gcd函数执行
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_time_t when = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC));
    dispatch_after(when, queue ^{
        [self run];
    });
    
}

2.保证某段代码在执行过程中只执行一次(可用于实现单例模式)：

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];

    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // 执行一次的操作代码
    });
    
}

3.队列组(通常用于耗时操作)

例如下载两张图片，要等两张图片都下载完成后，合并两张图，再更新主界面。由于下载图片时间长短不可控，使用普通方法会很困难，这时使用队列组可高效解决

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];

    // 创建一个组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    // 下载图片1
    __block UIImage *image1 = nil;
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        image1 = [self downloadImageWithUrl:@"https://www.baidu.com/img/bdlogo.png"];
    });
    // 下载图片2
    __block UIImage *image2 = nil;
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        image2 = [self downloadImageWithUrl:@"http://img1.bdstatic.com/static/home/widget/search_box_home/logo/home_white_logo_0ddf152.png"];
    });
    // group任务都执行完毕，再执行其他操作
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 合并图片
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(300, 300));
        [image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 150, 300)];
        [image2 drawInRect:CGRectMake(150, 0, 150, 300)];
        UIGraphicsEndImageContext();
    });
    
}
-(UIImage *)downloadImageWithUrl:(NSString *)urlStr
{

    NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlStr];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
    return image;
}

4.定时器

- (void)viewDidLoad
{
    [super viewDidLoad];


    dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
    dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 15ull*NSEC_PER_SEC, 1ull*NSEC_PER_SEC);
    dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
        NSLog(@"wake up");
        dispatch_source_cancel(timer);
    });
    dispatch_source_set_cancel_handler(timer, ^{
        NSLog(@"cancel");
    });
    // 启动
    dispatch_resume(timer);
    
}

此外，gcd还可监听文件的读和写，信号的中断等，有兴趣的可以进一步钻研

示例代码可从Github下载https://github.com/VampireTMAC/GCDdemo