iOS多线程开发之离不开的GCD（上篇）
总纲：
- GCD基本概念
- GCD如何实现
- GCD如何使用
- 队列和任务组合
一、GCD基本概念
GCD 全称Grand Central Dispatch(大中枢队列调度)，是一套低层API,提供了⼀种新的方法来进⾏并发程序编写。从基本功能上讲，GCD有点像NSOperationQueue，他们都允许程序将任务切分为多个单一任务，然后提交⾄⼯作队列来并发的或者串⾏的执行。GCD是C实现，⽐NSOpertionQueue更底层更高效，并且它不是Cocoa框架的一部分 并发任务会像NSOperationQueue那样基于系统负载来合适地并发进⾏，而串⾏行队列同一时间只执行单一任务，GCD的API很大程度上基于block。
GCD并发编程的主要好处归纳
- GCD可用于多核的并行运算
- 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
二、GCD如何实现
GCD主要由队列和任务两部分来实现，苹果官方对GCD是这样说明的：开发者要做的只是定义想执行的任务并追加到适当的Dispatch Queue中。Dispatch Queue是执行处理的等待队列，我们可以通过dispatch_async等API，在block语法中记述想要执行的处理并将其追加到Dispatch Queue中，Dispatch Queue是按照追加的顺序进行处理（先进先出FIFO）。
多线程执行过程就是把任务放在队列中去执行的过程。那么在这里我们首先回顾一下基本概念：
（一）进程／线程、任务／队列
（二）同步/异步、并发／并行
并发不一定等于并行
（三）异步/同步任务 & 并行/串行队列的特点
综上所述，iOS多线程编程使用GCD的最优原则是能不在阻碍主线程（又叫作UI线程）的情况下，开启新的线程（子线程）去处理耗时的操作，以便有效提高程序的执行效率和资源利用率，但是同时开启多个子线程也会引发许多其他的问题，如资源竞争、死锁、内存损耗等，所以要注意，这篇文章只是介绍GCD的使用，因此可能产生的问题我将会在这个系列后续篇章做介绍。
GCD并发编程产生的作用归纳（考虑线程安全，不死锁的情况下效果）：
能开启新的线程（子线程）
多个任务可以同时进行
不会阻塞主线程（又叫作UI线程）影响UI事件
三、GCD如何使用
开发者要做的只是定义想执行的任务并追加到适当的队列（Dispatch Queue）中
1、创建队列（Dispatch Queue）
第一种：通过GCD的API的dispatch_queue_create函数生成Dispatch Queue
// 创建串行队列
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // 创建并发队列
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
另外需要注意的点是：虽然有ARC编译器自动管理内存这一优秀技术，但生成的Dispatch Queue必须由程序员主动释放。
// 释放
dispatch_release(exampleSerialDispatchQueue) // 持有
dispatch_retain(exampleSerialDispatchQueue)
第二种：直接使用系统提供的标准Dispatch Queue ：Main Dispatch Queue和Global Dispatch Queue
（1）Main Dispatch Queue：主线程中执行的Dispatch Queue，也就是Serial Dispatch Queue（串行队列），可以通过dispatch_get_main_queue()来获取。
dispatch_queue_t mainDispatchQueue = dispath_get_main_queue();
(2) Global Dispatch Queue: 全局并发队列（Concurrent Dispatch Queue），GCD默认提供了全局的并发队列，可以通过dispatch_get_global_queue()获取。
// 高优先级
dispatch_queue_t globalDispatchQueueHigh = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH,) // 默认优先级
dispatch_queue_t globalDispatchQueueDefault = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,) // 低优先级
dispatch_queue_t globalDispatchQueueLow = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW,) // 后台优先级
dispatch_queue_t globalDispatchQueueBackgroud = dispath_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_GACKGROUND,)
一般来说，主线程（又叫做UI线程）主要处理UI事件，耗时操作（如I/O，数据库访问，网络资源加载等）则放在子线程中，等子线程操作完成后再回到主线程进行UI刷新，以下例举使用Main Dispatch Queue和Global Dispatch Queue的源码：
- (void)testMainGlobalDispatchQueue{
// 创建全局并发队列，默认优先级
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, ), ^{
// 可并行处理的任务（耗时操作）代码放在这里
// 获取主线程，处理UI事件
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
// UI事件
});
});
}
2、创建任务
// 同步执行任务创建方法
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]); // 这里放任务代码
}); // 异步执行任务创建方法
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]); // 这里放任务代码
});
四、队列任务组合
根据（二）中描述，GCD由队列和任务两部分组成，队列分为串行队列、并行队列、主队列，任务可分为同步和异步任务，这样可将队列与任务组合如下：
1、并行队列 & 异步执行
- (void) asyncConcurrentTask
{
NSLog(@"asyncConcurrentTask---start"); dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task1------%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task2------%@",[NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task3------%@",[NSThread currentThread]);
}); NSLog(@"asyncConcurrentTask---end");
}
打印结果：
-- ::10.963 Test[:] asyncConcurrentTask---start
-- ::10.963 Test[:] asyncConcurrentTask---end
-- ::10.963 Test[:] Task3------<NSThread: 0x60800007cdc0>{number = , name = (null)}
-- ::10.963 Test[:] Task2------<NSThread: 0x60800007d1c0>{number = , name = (null)}
-- ::10.963 Test[:] Task1------<NSThread: 0x600000074e80>{number = , name = (null)}
结论：
(1) 开启了新线程
(2) 任务之间不需要排队，且具有同时被执行的权利
2、并行队列 & 同步执行
- (void)syncConcurrentTask
{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.beck.wang.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); NSLog(@"syncConcurrentTask---start---"); dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
}); NSLog(@"syncConcurrentTask---end---");
}
打印结果：
-- ::04.725 Test[:] syncConcurrentTask---start---
-- ::04.725 Test[:] Task1---<NSThread: 0x608000067540>{number = , name = main}
-- ::04.726 Test[:] Task2---<NSThread: 0x608000067540>{number = , name = main}
-- ::04.726 Test[:] Task3---<NSThread: 0x608000067540>{number = , name = main}
-- ::04.726 Test[:] syncConcurrentTask---end---
结论：
(1) 不开启了新线程
(2) 任务之间需要排队，按照追加顺序执行
3、串行队列 & 异步执行
- (void)asyncSerialTask
{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); NSLog(@"asyncSerialTask---start---"); dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"asyncSerialTask---end---");
}
打印结果：
-- ::27.068 Test[:] asyncSerialTask---start---
-- ::27.068 Test[:] asyncSerialTask---end---
-- ::27.068 Test[:] Task1---<NSThread: 0x600000071e00>{number = , name = (null)}
-- ::27.069 Test[:] Task2---<NSThread: 0x600000071e00>{number = , name = (null)}
-- ::27.069 Test[:] Task3---<NSThread: 0x600000071e00>{number = , name = (null)}
结论：
(1) 开启了新线程
(2) 任务之间需要排队，按照追加顺序执行
4、串行队列 & 同步执行
- (void)syncSerialTask
{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.beckwang.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); NSLog(@"syncSerialTask---start---"); dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
}); NSLog(@"syncSerialTask---end---");
}
打印结果：
-- ::48.948 Test[:] syncSerialTask---start---
-- ::48.948 Test[:] Task1---<NSThread: 0x600000076640>{number = , name = main}
-- ::48.949 Test[:] Task2---<NSThread: 0x600000076640>{number = , name = main}
-- ::48.949 Test[:] Task3---<NSThread: 0x600000076640>{number = , name = main}
-- ::48.949 Test[:] syncSerialTask---end---
结论：
(1) 不开启了新线程
(2) 任务之间需要排队，按照追加顺序执行
5、主队列 & 异步执行
- (void)asyncMainTask
{
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue(); NSLog(@"asyncMainTask---start---"); dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
}); NSLog(@"asyncMainTask---end---");
}
打印结果：
-- ::36.828 Test[:] asyncMainTask---start---
-- ::36.828 Test[:] asyncMainTask---end---
-- ::36.834 Test[:] Task1---<NSThread: 0x608000072480>{number = , name = main}
-- ::36.834 Test[:] Task2---<NSThread: 0x608000072480>{number = , name = main}
-- ::36.834 Test[:] Task3---<NSThread: 0x608000072480>{number = , name = main}
结论：
(1) 不开启了新线程
(2) 任务之间需要排队，按照追加顺序执行
6、主队列 & 同步执行
- (void)syncMainTask{
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
NSLog(@"syncMainTask---start---");
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task1---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task2---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"Task3---%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"syncMainTask---end---");
}
打印结果：
-- ::31.860 Test[:] syncMainTask---start---
结论：
发生死锁，程序崩溃。
好了GCD系列的上篇就写到这里，我将在后续系列中详细介绍GCD的队列系列和用法，以及使用GCD可能造成的问题及解决方案，水平有限，有不对的地方还望批评指正！
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