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多线程的之GCD的介绍

iOS GCD

字数4293 阅读2718 评论18 喜欢101

一、简介

1、什么是GCD？

全称是Grand CentralDispatch，可译为“伟大的中枢调度器”
纯C语言，提供了非常多强大的函数

2、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），相比NSThread需要手动管理线程声明周期
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

3、GCD中有2个核心概念：任务、队列

任务：执行什么操作
队列：用来存放任务
- 队列的类型：并发队列与串行队列
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

使用.png

二、执行任务：同步、异步、栅栏

同步 dispatch_sync : 只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

dispatch_sync(dispatch_queue_tqueue, dispatch_block_tblock);

注意：
- 使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列

异步 dispatch_async：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

dispatch_`async`(dispatch_queue_tqueue, dispatch_block_tblock);

另外一个执行任务的方法：dispatch_barrier_async 栅栏

场景：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

注意：这个queue不能是全局的并发队列

dispatch_barrier_async(dispatch_queue_tqueue, dispatch_block_tblock);

下面有详细说明

三、队列：串行与并行

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
);

1、并发队列：（ConcurrentDispatch Queue）

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）
- 注意：并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效，因为异步函数才具备开启新线程的能力，而同步函数只能在当前线程中执行不具备开启线程的能力。

并发队列获取
- 手动创建并发队列 dispatch_queue_create
```
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("队列名称", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
```
- 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
```
// 获得全局并发队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
```

2、串行队列：（SerialDispatch Queue）

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）
注意：
- 使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列
GCD中获得串行有2种途径

串行队列创建

使用dispatch_queue_create函数

//创建串行队列（队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）
dispatch_queue_tqueue = dispatch_queue_create("队列名称",NULL);

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
```
dispatch_queue_tqueue = dispatch_get_main_queue();
```

3、同步 / 异步与并发 / 串行如何区分

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

四、GCD基本使用

#import "ViewController.h"


@implementation ViewController

/*
 如果是在子线程中调用 同步函数 + 主队列, 那么没有任何问题
 */
- (void)syncMain2
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        // block会在子线程中执行
        //        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);

        dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
        dispatch_sync(queue, ^{
            // block一定会在主线程执行
            NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
        });
    });
    NSLog(@"------------");
}
/*
 如果是在主线程中调用同步函数 + 主队列, 那么会导致死锁
 导致死锁的原因:
 sync函数是在主线程中执行的, 并且会等待block执行完毕. 先调用
 block是添加到主队列的, 也需要在主线程中执行. 后调用
 */
- (void)syncMain
{
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    // 主队列:
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

    //  如果是调用 同步函数, 那么会等同步函数中的任务执行完毕, 才会执行后面的代码
    // 注意: 如果dispatch_sync方法是在主线程中调用的, 并且传入的队列是主队列, 那么会导致死锁
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"----------");
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    });
    NSLog(@"----------");
}
/*
 异步 + 主队列 : 不会创建新的线程, 并且任务是在主线程中执行
 */
- (void)asyncMain
{
    // 主队列:
    // 特点: 只要将任务添加到主队列中, 那么任务"一定"会在主线程中执行 
    无论你是调用同步函数还是异步函数
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    });
}
/*
 同步 + 并发 : 不会开启新的线程
 妻管严
 */
- (void)syncConCurrent
{
    // 1.创建一个并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    // 2.将任务添加到队列中
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"任务1  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"任务2  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"任务3  == %@", [NSThread currentThread]);
    });

     NSLog(@"---------");
}
/*
 同步 + 串行: 不会开启新的线程
 注意点: 如果是调用 同步函数, 那么会等同步函数中的任务执行完毕, 才会执行后面的代码
 */
- (void)syncSerial
{
    // 1.创建一个串行队列
    // #define DISPATCH_QUEUE_SERIAL NULL
    // 所以可以直接传NULL
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.lnj", NULL);

    // 2.将任务添加到队列中
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"任务1  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"任务2  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"任务3  == %@", [NSThread currentThread]);
    });

    NSLog(@"---------");
}
/*
 异步 +　串行：会开启新的线程
但是只会开启一个新的线程
 注意: 如果调用 异步函数, 那么不用等到函数中的任务执行完毕, 就会执行后面的代码
 */
- (void)asynSerial
{
    // 1.创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.lnj", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    /*
     能够创建新线程的原因:
     我们是使用"异步"函数调用
     只创建1个子线程的原因:
     我们的队列是串行队列
     */
    // 2.将任务添加到队列中
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务1  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务2  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务3  == %@", [NSThread currentThread]);
    });

    NSLog(@"--------");
}

/*
 异步 + 并发 : 会开启新的线程
 如果任务比较多, 那么就会开启多个线程
 */
- (void)asynConcurrent
{
    /*
     执行任务
     dispatch_async
     dispatch_sync
     */

    /*
     第一个参数: 队列的名称
     第二个参数: 告诉系统需要创建一个并发队列还是串行队列
     DISPATCH_QUEUE_SERIAL :串行
     DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT　并发
     */
    //    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.lnj", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    // 系统内部已经给我们提供好了一个现成的并发队列
    /*
     第一个参数: 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

     第二个参数: 废物
     */
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    /*
     第一个参数: 用于存放任务的队列
     第二个参数: 任务(block)

     GCD从队列中取出任务, 遵循FIFO原则 , 先进先出
     输出的结果和苹果所说的原则不符合的原因: CPU可能会先调度其它的线程

     能够创建新线程的原因:
     我们是使用"异步"函数调用
     能够创建多个子线程的原因:
     我们的队列是并发队列
     */
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务1  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务2  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务3  == %@", [NSThread currentThread]);
    });
}
@end

线程间通信

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;

@end

@implementation ViewController

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"--------");
    // 1.除主队列以外, 随便搞一个队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    // 2.调用异步函数
    dispatch_async(queue, ^{
        // 1.下载图片
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://pic.4j4j.cn/upload/pic/20130531/07ed5ea485.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        // 2.将二进制转换为图片
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];

        // 3.回到主线程更新UI
//        self.imageView.image = image;
        /*
         技巧:
         如果想等UI更新完毕再执行后面的代码, 那么使用同步函数
         如果不想等UI更新完毕就需要执行后面的代码, 那么使用异步函数
         */
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{ // 会等block代码执行完毕后，执行后面最后一句的打印代码
            self.imageView.image = image;
        });
        NSLog(@"设置图片完毕 %@", image);
    });
}
@end

五、线程间通信

从子线程回到主线程

dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0),^{

  // 1. 执行耗时的异步操作 
    .......

 //2. 回到主线程，执行UI刷新操作
  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),^{

 //这里使用的是dispatch_async:不用等block执行完，就会调用下面的打印代码，如果替换为使用dispatch_sync同步函数：那么会等block执行更新UI完毕，才会执行最后一句打印代码
      .......
  });
});

NSLog(@”更新UI界面结束”);

实例程序：子线程下载图片，回到主线程刷新UI界面

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UIImageView *imageView;

@end

@implementation ViewController

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
    NSLog(@"--------");
    // 1.除主队列以外, 随便搞一个队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    // 2.调用异步函数
    dispatch_async(queue, ^{
        // 1.下载图片
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.baidu.com/img/bd_logo1.png"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        // 2.将二进制转换为图片
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];

        // 3.回到主线程更新UI
//        self.imageView.image = image;
        /*
         技巧:
         如果想等UI更新完毕再执行后面的代码, 那么使用同步函数
         如果不想等UI更新完毕就需要执行后面的代码, 那么使用异步函数
         */
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{ // 会等block代码执行完毕后，执行后面最后一句的打印代码
            self.imageView.image = image;
        });
        NSLog(@"设置图片完毕 %@", image);
    });
}
@end

六、延时执行

1、iOS常见的延时执行，调用NSObject的方法
- performSelector 一旦定制好延时任务，不会卡住当前线程
```
//2秒后再调用self的run方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
```

2、使用GCD函数

  // 该方法中, 会根据传入的队列来决定回掉block在哪个线程中执行
  // 如果传入的是主队列, 那么block会在主线程调用
  // 如果传入的是全局队列, 那么block会在子线程中调用
  dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(3.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ // 这里传入全局队列会在子线程中执行block，如果传入主队列就会在主线程中执行block
      NSLog(@"3秒之后执行  %@", [NSThread currentThread]);
  });

3、使用NSTimer

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

- (void)test{
    NSLog(@"---- begin-----");
    [NSThread sleepForTimeInterval:3]; // 它会卡住线程
    NSLog(@"---- end-----");
}

4 [NSThread sleepForTimeInterval:3];

延时执行不要用 sleepForTimeInterval（它会卡住线程） ( 不使用 )

- (void)dely1{
  // 1、延时执行不要用 sleepForTimeInterval（它会卡住线程）
  NSLog(@"---- begin-----");
  [NSThread sleepForTimeInterval:3];
  NSLog(@"---- end-----");
}

7、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，只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)

注意：千万不能把一次性代码当作懒加载来使用

   // 注意: 千万不能把一次性代码当作懒加载来使用
   static dispatch_once_t onceToken;
   dispatch_once(&onceToken, ^{
      NSLog(@" 一次性代码");
   });

8、快速迭代

使用dispatch_apply函数能进行快速迭代遍历，但是它和for循环又有些不同

第一个参数: 需要遍历几次
第二个参数: 决定第三个参数的block在哪个线程中执行
第三个参数: 回掉
dispatch_apply(10, 队列queue, ^(size_tindex){
  //执行10次代码，index顺序不确定
});

实例：拷贝文件到目标目录中：快速迭代实现

// 1.定义变量记录原始文件夹和目标文件夹的路径
    NSString *sourcePath = @"/Users/cjp/Desktop/原始文件";
    NSString *destPath = @"/Users/cjp/Desktop/目标文件";
    // 2.取出原始文件夹中所有的文件
    NSFileManager *manager = [NSFileManager defaultManager];
    NSArray *files = [manager subpathsAtPath:sourcePath];
    //    NSLog(@"%@", files);
    // 3.开始拷贝文件
    /*
     for (NSString *fileName in files) {
     // 3.1生产原始文件的绝对路径
     NSString *sourceFilePath = [sourcePath stringByAppendingPathComponent:fileName];
     // 3.2生产目标文件的绝对路径
     NSString *destFilePath = [destPath stringByAppendingPathComponent:fileName];
     //        NSLog(@"%@", sourceFilePath);
     //        NSLog(@"%@", destFilePath);
     // 3.3利用NSFileManager拷贝文件
     [manager moveItemAtPath:sourceFilePath toPath:destFilePath error:nil];
     }
     */
    dispatch_apply(files.count, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
        NSString *fileName = files[index];
        // 3.1生产原始文件的绝对路径
        NSString *sourceFilePath = [sourcePath stringByAppendingPathComponent:fileName];
        // 3.2生产目标文件的绝对路径
        NSString *destFilePath = [destPath stringByAppendingPathComponent:fileName];
        //        NSLog(@"%@", sourceFilePath);
        //        NSLog(@"%@", destFilePath);
        // 3.3利用NSFileManager拷贝文件
        [manager moveItemAtPath:sourceFilePath toPath:destFilePath error:nil];
    });

9、栅栏 dispatch_barrier_async

1、功能:

1.拦截前面的任务, 只有先添加到队列中的任务=执行完毕, 才会执行栅栏添加的任务
2.如果栅栏后面还有其它的任务, 那么必须等栅栏执行完毕才会执行后面的其它任务

2、注意点：

1.如果想要使用栅栏, 那么就不能使用全局的并发队列
2.如果想使用栅栏, 那么所有的任务都必须添加到同一个队列中

3、实例：合并两种图片，异步函数并发队列多线程下载图片，多个线程同时下载图片，当两种图片下载完毕 -> 开启栅栏功能子线程中进行合并图片，合成图片结束后，再会到主线程更新UI，

使用，栅栏可以实现该需求，使用下面介绍的队列组也可以实现该功能

- (void)barrier
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cjp", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("cjp", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

    __block UIImage *image1 = nil;
    __block UIImage *image2 = nil;
    // 1.开启一个新的线程下载第一张图片
    dispatch_async(queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://img.alicdn.com/tps/i1/TB1AE.sFVXXXXaCXFXXwu0bFXXX.png"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        image1 = image;
        NSLog(@"图片1下载完毕");
    });
    // 2.开启一个新的线程下载第二张图片
    dispatch_async(queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.baidu.com/img/bd_logo1.png"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        image2 = image;
        NSLog(@"图片2下载完毕");
    });

    // 3.开启一个新的线程, 合成图片
    // 栅栏
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
       // 图片下载完毕
        NSLog(@"%@ %@", image1, image2);

        // 1.开启图片上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
        // 2.将第一张图片画上去
        [image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 100, 200)];
        // 3.将第二张图片画上去
        [image2 drawInRect:CGRectMake(100, 0, 100, 200)];
        // 4.从上下文中获取绘制好的图片
        UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        // 5.关闭上下文
        UIGraphicsEndImageContext();

        // 4.回到主线程更新UI
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = newImage;
// 将合并后的图片写到本地桌面：
            [UIImagePNGRepresentation(newImage) writeToFile:@"/Users/cjp/Desktop/123.png" atomically:YES];
        });

        NSLog(@"栅栏执行完毕了");
    });

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

10、队列组 dispatch_group_t

应用场景：分别异步执行2个耗时的操作，要等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作
注意：该场景，使用上面的栅栏也可解决

dispatch_group_tgroup =  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...
});

实例：异步线程中，下载两种图片，在dispatch_group_notify通知中说明图片下载完-> 合并图片，合并图片结束后 ->再回到主线程中更新UI

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event
{
     NSLog(@"%s", __func__);

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cjp", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    __block UIImage *image1 = nil;
    __block UIImage *image2 = nil;

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

    // 1.开启一个新的线程下载第一张图片
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://img.alicdn.com/tps/i1/TB1AE.sFVXXXXaCXFXXwu0bFXXX.png"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        image1 = image;
        NSLog(@"图片1下载完毕");
    });

    // 2.开启一个新的线程下载第二张图片
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.baidu.com/img/bd_logo1.png"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        image2 = image;
        NSLog(@"图片2下载完毕");
    });

    // 3.开启一个新的线程, 合成图片
    // 只要将队列放到group中, 队列中的任务执行完毕, group就会发出一个通知

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        NSLog(@"%@ %@", image1, image2);
        // 1.开启图片上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
        // 2.将第一张图片画上去
        [image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 100, 200)];
        // 3.将第二张图片画上去
        [image2 drawInRect:CGRectMake(100, 0, 100, 200)];
        // 4.从上下文中获取绘制好的图片
        UIImage *newImage = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        // 5.关闭上下文
        UIGraphicsEndImageContext();

        // 4.回到主线程更新UI
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = newImage;
            [UIImagePNGRepresentation(newImage) writeToFile:@"/Users/cjp/Desktop/123.png" atomically:YES];
        });
    });
}

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