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  • Objective-C GCD深入理解

    GCD(Grand Central Dispatch),主要用于多线程编程。它屏蔽了繁琐的线程实现及管理细节,将其交由系统处理。开发者只需要定义任务block(在底层被封装成dispatch_continuation_t结构体),并提交到正确的dispatch queue中。GCD包含dispatch queue和dispatch source。

    一、dispatch queue是FIFO队列,分为两种:

    1、serial(串行),队列中的block同一个时刻只会派发给一个线程,所以要等当前block执行完,才会开始执行下一个block。

    2、concurrent(并行),队列中的block同一个时刻可能会派发给多个线程,所以多个block可以同时执行。

    3、苹果官方说明:

    Serial queues (also known as private dispatch queues) execute one task at a time in the order in which they are added to the queue.
    The currently executing task runs on a distinct thread (which can vary from task to task) that is managed by the dispatch queue.

    注意:串行队列中不同block可能在不同线程执行! 

     

    二、使用dispatch queue的方法,也分为两种:

    1、dispatch_sync(同步),调用dispatch_sync方法的线程会被阻塞,直到block执行结束。在当前线程调用dispatch_sync方法可能会导致死锁!!!

    2、dispatch_async(异步),调用dispatch_async方法的线程不会被阻塞。 

    NSLog(@"1"); // 死锁,只会输出1
    dispatch_sync(currentQueue, ^{
        NSlog(@"2"); // block也提交到当前线程对应的队列        
    });
    NSlog(@"3");   
    

    死锁的理解:

    1、dispatch_sync方法调用和block调用,是当前线程需要处理的两个任务。

    2、dispatch_sync方法调用首先提交到队列中。

    3、然后block调用提交到队尾,需要等待dispatch_sync方法调用完成。

    4、而dispatch_sync方法调用,又需要等到block执行结束才能返回。这就形成了等待环,即死锁。

    解决死锁:把block交由另一个线程执行

    // 依次输出1、2、3
    NSLog(@"1"); 
    dispatch_sync(notCurrentQueue, ^{
        NSlog(@"2"); // block提交到另外一个线程对应的队列        
    });
    NSlog(@"3");   

     

    三、创建队列:

    dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *_Nullable label, dispatch_queue_attr_t _Nullable attr);
    // label:队列的唯一标识,方便调试
    // attr:队列类型,NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL表示串行,DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT表示并行
    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.tencent.wechat.file", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.tencent.wechat.network",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);  

    在MRC下,dispatch_queue_create创建的队列,需要用dispatch_release释放掉。 

    四、有时候,并不需要开发者创建队列,系统已经提供了两种很好用的队列。

    主队列,对应主线程,是个串行队列:

    dispatch_queue_t serialMainQueue = dispatch_get_main_queue();
    

    全局队列,是并行队列:

    dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long identifier, unsigned long flags);
    // identifier:队列优先级
    // flags:通常填0
    dispatch_queue_t globalConcurrentQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    

      

    五、dispatch_after用于延迟执行任务:

    void dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
    // 3秒后提交block到主队列,这个时间并不精确,得看当时线程的繁忙程度
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
            
    });

    六、dispatch_suspend和dispatch_resume:

    1、dispatch_suspend,挂起队列,只会暂停还没执行的任务,已经在执行的任务不会被影响。

    2、dispatch_resume,恢复队列,继续调度还没执行的任务。

    3、注意,resume一个没有被suspend的队列会导致crash!

    七、dispatch_once

    详见:https://www.cnblogs.com/yangwenhuan/p/9603472.html

    八、dispatch group

    在多个并行block都执行完,这就可以用到dispatch group

    九、dispatch_set_target_queue 

    修改优先级

    十、dispatch_barrier_async

    barrier,顾名思义,添加一个障碍,就是就是个同步点。

    dispatch_queue_t globalConcurrentQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    // blk1, blk2, blk3并行执行
    dispatch_async(globalConcurrentQueue, blk1);
    dispatch_async(globalConcurrentQueue, blk2);
    dispatch_async(globalConcurrentQueue, blk3);
    // blk1, blk2, blk3全部执行完,才开始执行blk4
    dispatch_barrier_async(globalConcurrentQueue, blk4);
    // blk4执行完,才开始并行执行blk5, blk6
    dispatch_async(globalConcurrentQueue, blk5);
    dispatch_async(globalConcurrentQueue, blk6);

    十一、dispatch_apply

    提交特定数量的block到队列中,并等待全部执行结束。dispatch_apply存在与dispatch_sync一样的死锁问题,因此推荐把dispatch_apply放到dispatch_async中执行。

    dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_apply(10, q, ^(size_t iter) {
        NSLog(@"iteration[%zu]", iter);
    });
    NSLog(@"done");
    
    输出:
    iteration[3]
    iteration[2]
    iteration[0]
    iteration[4]
    iteration[1]
    iteration[5]
    iteration[9]
    iteration[8]
    iteration[7]
    iteration[6]
    done // 最后输出一定是这个 

    十二、dispatch semaphore

    dispatch semaphore是信号量的封装,可用于实现线程安全,相比串行队列,粒度更小

    // 创建信号量,初始值可以不为1
    dispatch_semaphore_t s = dispatch_semaphore_create(1);
    // 阻塞等待信号量大于等于1
    dispatch_semaphore_wait(s, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    // 信号量减1,开始执行临界区代码
    
    /* 临界区代码 */
    
    // 临界区代码执行结束,信号量+1,最先等待信号量的线程得到执行
    dispatch_semaphore_signal(s);

    十三、dispatch io

    // 获取文件描述符
    dispatch_fd_t fd = open(file_path, O_RDWR);
    // 创建用于处理dispatch io block的队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(queue_name, NULL);
    // 创建dispatch io,绑定文件描述符
    dispatch_io_t io = dispatch_io_create(DISPATCH_IO_STREAM, fd, queue, ^(int error) {
        // 异常
        close(fd);
    });
    // 设置一次最多读取的字节数
    dispatch_io_set_high_water(io, size);
    // 这里书上说会使用global queue来并发读,但是实践没看出来,懂的同学请多多指教
    dispatch_io_read(io, 0, max_size, queue, ^(bool done, dispatch_data_t  _Nullable data, int error) {
        // dispatch_data_t转NSString
        dispatch_data_apply(data, ^bool(dispatch_data_t region, size_t offset, const void *buffer, size_t size) {
            NSString *sData = [[NSString alloc] initWithBytes:buffer length:size encoding: NSUTF8StringEncoding];
            return true;
        });
    });

    十四、dispatch queue VS NSThread, pthread

    利用NSThread和pthread也是可以进行多线程编程的,但是

    1)需要自己实现线程管理,如分配多少线程、什么时候分配、什么时候销毁等等

    2)性能很难比dispatch queue好,因为dispatch queue是基于XNU内核的workqueue实现的(中间还有一层封装是Libc中的pthread_workqueue)

    十五、dispatch source

    dispatch source是内核kqueue的封装。kqueue是一种多路复用技术,用于监听内核的各种事件通知,并做出相应处理。因为利用回调代替轮询,所以kqueue的CPU占用率很小。  

    // 创建source
    dispatch_source_t dispatch_source_create(dispatch_source_type_t type, uintptr_t handle, unsigned long mask, dispatch_queue_t queue);
    // 取消source,已经在执行的handler会继续执行完,还没执行的不再执行
    void dispatch_source_cancel(dispatch_source_t source); 
    // 事件source发生时,执行handler
    void dispatch_source_set_event_handler(dispatch_source_t source, dispatch_block_t handler);
    // 取消source时,执行handler
    void dispatch_source_set_cancel_handler(dispatch_source_t source, dispatch_block_t handler);
    // 启动source
    void dispatch_resume(dispatch_object_t object);
    

    十六、dispatch queue和block的持有关系

    block持有dispatch queue

    参考链接:

    https://developer.apple.com/library/archive/documentation/General/Conceptual/ConcurrencyProgrammingGuide/OperationQueues/OperationQueues.html

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/yangwenhuan/p/9439720.html
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