iOS_多线程（二）

　　上篇中我们分享了NSThread、NSOperation&NSOperationQueue如何实现多线程，今天我们来看下第三种实现多线程的方式：GCD(Grand Central Dispatch)。

　　GCD是由苹果开发的一个多核编程的解决方案。iOS4.0+才能使用，是替代NSThread, NSOperation的高效和强大的技术。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。

　　

一、GCD的简单介绍

　　1.队列的类型：

     　　1.1主队列：main queue,主线程队列，更新UI的操作。是一个串行的队列。串行队列每次只处理一个任务，所以后一个任务必须等到前一个任务执行结束才能开始执行。

     　　1.2系统创建的并发队列：global queue(全局的，并行的队列),按照优先级分类。线程池提供多个线程来执行任务，所以按照FIFO的顺序并发启动、执行多个并发任务。

     　　1.3自定义的队列：可以根据需要创建串行队列或并发的队列。

　　2.任务：

     　　2.1封装形式：block或C语言的的函数

     　　2.2添加到队列的方式：同步或异步（只对并发队列有区别）。不管是同步还是异步，如果将任务加到串行队列中都是一个接一个的执行，只有在并发队列中才有区别。

　　3.特殊使用

     　　3.1仅执行一次     dispatch_once

     　　3.2延时执行     dispatch_after

     　　3.3成组的执行任务     dispatch_group

 

二、GCD的两个核心概念。

　　队列：队列负责管理开发者提交的任务，GCD队列始终以FIFO（先进先出）的方式来处理任务——但由于任务的执行时间并不相同，因为先处理的任务并不一定先结束。队列即可是串行队列，也可是并发队列，串行队列每次只能处理一个任务，而并发队列可同时处理多个任务，因为将会有多个任务并发执行。

　　任务：任务就是用户提交给队列的工作单元，这些任务将会提交给队列底层维护的线程池执行，因此这些任务会以多线程的方式执行。

 

三、GCD遵守的步骤

　　1.创建队列

　　2.将任务提交给队列

　　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

　　提示：任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

 

四、工作原理

　　–让程序平行排队的特定任务，根据可用的处理资源，安排它们在任何可用的处理器上执行任务

　　–要执行的任务可以是一个函数或者一个block

　　–底层是通过线程实现的，不过程序员可以不必关注实现的细节

　　–GCD中的FIFO队列称为dispatch queue，可以保证先进来的任务先得到执行

　　–dispatch_group_notify可以实现监听一组任务是否完成，完成后得到通知

 

五、工作流程图

六、创建或访问队列

1.串行队列

　　GCD中获得串行有2种途径

　　(1)使用dispatch_queue_create函数创建串行队列

　　dispatch_queue_t  dispatch_queue_create(const char *label,  dispatch_queue_attr_t attr);

　　示例：

　　　　dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

　　　　/**

　　　　　　dispatch_queue_create函数参数解析

　　　　　　队列的名称：队列的标识符

　　　　　　队列的方式：

　　　　　　DISPATCH_QUEUE_SERIAL   串行

　　　　　　DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT   并行

　　　　*/

　　　　dispatch_release(queue); // 非ARC需要释放手动创建的队列

　　(2)使用主队列（跟主线程相关联的队列）

　　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使用dispatch_get_main_queue()获得主队列

　　示例：

　　　　dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

　　如果将任务提交给主线程关联的串行队列，那么就相当于直接在程序主线程中去执行该任务。

2.并发队列

　　GCD中获得并行也有2种途径

 　　(1)使用dispatch_queue_create函数创建并发队列

　　示例：

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

　　如果将多个任务提交给并发队列，并发队列可以按FIFO的顺序启动多个并发执行的任务，由于任务的耗时长短并不相同，因此后提交的任务完全可能先完成。

　　(2)GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用

　　使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

　　dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(dispatch_queue_priority_t priority,unsigned long flags);

　　示例：

　　　　dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); // 获得全局并发队列

　　　　这个参数是留给以后用的，暂时用不上，传个0。

　　　　第一个参数为优先级，这里选择默认的。获取一个全局的默认优先级的并发队列。

 

七、案例分析

　　案例1：使用GCD模拟售票线程。

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
{
    NSInteger _tickets;
}
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextView *textView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    _tickets = ;
    self.textView.text = @"";
    self.textView.layoutManager.allowsNonContiguousLayout = NO;

    //用GCD创建售票线程
    /**
     *  队列的名称：队列的标识符
        队列的方式：
        DISPATCH_QUEUE_SERIAL   串行
        DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT   并行
     */
    //1.创建自定义队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //2.往队列中添加任务
    dispatch_async(queue, ^{
        [self gcdSaleMethod:@"售票GCD-1"];
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        [self gcdSaleMethod:@"售票GCD-2"];
    });
    //如果采用同步方式，会将所有线程添加到主线程。
}
-(void)appendTextView:(NSString *)text
{
    //获取现有的内容
    NSMutableString *string = [NSMutableString stringWithString:self.textView.text];
    NSRange range = NSMakeRange(string.length, );
    //设置TextView
    [string appendString:[NSString stringWithFormat:@"%@\n",text]];
    [self.textView setText:string];
    //滚动视图
    [self.textView scrollRangeToVisible:range];
}
-(void)gcdSaleMethod:(NSString *)name
{
    while (YES)
    {
        if (_tickets > )
        {
            //在主队列都是串行执行的
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                NSString *info = [NSString stringWithFormat:@"当前票数：%ld,当前线程：%@",_tickets,name];
                [self appendTextView:info];
               _tickets--;

            });

            if ([name isEqualToString:@"售票GCD-1"])
            {
                [NSThread sleepForTimeInterval:0.3f];
            }
            else
            {
                [NSThread sleepForTimeInterval:0.2f];
            }
        }
        else
        {
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                NSString *info = [NSString stringWithFormat:@"已无剩余票数，当前线程：%@",name];
                [self appendTextView:info];
            });
            break;
        }
    }
}

@end
    

　　接下来对代码中深蓝色部分进行分析：

　　dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

　　这是GCD中的一个用来执行任务的函数实质：把右边的参数（任务）提交给左边的参数（队列）进行执行。采用的是异步的方式。

　　案例2：使用GCD模拟售票线程，与案例1稍有不同，案例2中使用了线程组。

　

#import "ViewController.h"

@interface ViewController ()
{
    NSInteger _tickets;
}
@property (weak, nonatomic) IBOutlet UITextView *textView;

@end

@implementation ViewController

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    _tickets = ;
    self.textView.text = @"";
    self.textView.layoutManager.allowsNonContiguousLayout = NO;

    //用GCD创建售票线程

    /**
     *  队列的名称：队列的标识符
        队列的方式：
        DISPATCH_QUEUE_SERIAL   串行
        DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT   并行
     */
    //1.自定义队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //创建线程组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    //2.创建线程组往队列中添加任务
    dispatch_group_async(group, queue,  ^{
        [self gcdSaleMethod:@"售票GCD-1"];
    });
　　//调度群组异步任务
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        [self gcdSaleMethod:@"售票GCD-2"];
    });

    //等线程组中的所有任务完成后，会接收到通知
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            [self appendTextView:@"已无剩余票啦！"];
        });
    });
}
-(void)appendTextView:(NSString *)text
{
    NSMutableString *string = [NSMutableString stringWithString:self.textView.text];
    NSRange range = NSMakeRange(string.length, );

    [string appendString:[NSString stringWithFormat:@"%@\n",text]];
    [self.textView setText:string];

    [self.textView scrollRangeToVisible:range];
}
-(void)gcdSaleMethod:(NSString *)name
{
    while (YES)
    {
        if (_tickets > )
        {
            //在主队列都是串行执行的
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                NSString *info = [NSString stringWithFormat:@"当前票数：%ld,当前线程：%@",_tickets,name];
                [self appendTextView:info];
               _tickets--;
            });
            if ([name isEqualToString:@"售票GCD-1"])
            {
                [NSThread sleepForTimeInterval:0.3f];
            }
            else
            {
                [NSThread sleepForTimeInterval:0.2f];
            }
        }
        else
        {
            break;
        }
    }
}
@end

　　以上两个案例，实现的都是模拟售票，运行结果如下图：

八、延时任务的执行

　　在软件开发过程中，偶尔会出现，不希望某个线程立马执行，而是在经过一段时间之后再去调度执行，这就会出现任务的延时调度问题。接下来通过3种方法来实现任务的延时执行，在执行3秒之后再输出@“hello world”。

　　方式1：使用NSObject的方法

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // 延迟执行
    //1.NSObject中的方式
    [self performSelector:@selector(printString:) withObject:@"hello world" afterDelay:3.0];
}
-(void)printString:(NSString *)str
{
    NSLog(@"%@",str);
}

　　方式2：使用GCD的方式

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //2.GCD中的方法
    /**
     参数解析
     1.基准时间：程序运行时的时间
     2.偏移时间(单位：纳秒)以当前运行时间为基准在多久之后进行执行
     */
    dispatch_time_t delay = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0*NSEC_PER_SEC);
    //将准备输出的字符串添加到队列中去，采用延迟的方式进行等待执行输出
    dispatch_after(delay, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, ), ^{
        [self printString:@"hello world"];
    });
}
-(void)printString:(NSString *)str
{
    NSLog(@"%@",str);
}

　　方式3：使用NSTimer定时器的方式（此处给大家分享使用定时器实现延时任务执行的两种方式）

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //使用定时器
    //第一种
    self.timer = [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(printString) userInfo:nil repeats:YES];
    [self.timer fire];
}
-(void)printString
{
    NSLog(@"hello world");
}

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    //使用定时器
    //第二种
    self.timer = [NSTimer timerWithTimeInterval:3.0 target:self selector:@selector(printString:) userInfo:nil repeats:YES];
    [[NSRunLoop currentRunLoop]addTimer:self.timer forMode:NSDefaultRunLoopMode];
}
-(void)printString
{
    NSLog(@"hello world");
}

　　在以上两段代码中，有两处蓝色标明的部分，参数repeats，它的作用是：如果参数值为YES，每隔3秒就会输出“hello world”一次。如果参数值为NO,仅输出一次。现在知道了，当repeats的参数值为YES时，会一直执行下去，但又该怎样将它结束掉呢?在NSTimer中给出了停止的方法，看以下代码。

    //停止定时器
    [self.timer invalidate];

九、仅一次任务执行、多次重复任务执行

　　在ios中，给出了仅一次任务执行、多次重复任务执行的方法。废话不多说，直接看代码。

　　案例1：仅一次任务执行的方法

//dispatch_once()函数执行时需要传入一个dispatch_once_t类型（本质就是long型整数）的指针（即predicate参数），该指针用于变量用于判断代码块是否已经执行过。
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken,^{
        NSLog(@"====执行代码块===");
        [NSThread sleepForTimeInterval:3.0];
    });

　　案例2：多次重复任务执行的方法

//dispatch_apply()函数将控制提交的代码块重复执行多次，如果该代码块被提交给并发队列，系统可以使用多个线程并发执行同一个代码块。
    //控制代码块执行5次
dispatch_apply(, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, ), ^(size_t time) {
        //time形参代表当前正在执行第几次
        NSLog(@"===执行【%lu】次===%@",time,[NSThread currentThread]);
    });

　　经过两天的学习，多线程也告一段落了，现在来总结一下。首先先来看：NSThread、NSOperation、GCD三种多线程技术的流程对比

•关于多线程必须记住的三个要点

　　–只能在主线程中更新UI

　　–共享数据争夺的处理

　　–不要使用多种多线程技术去争夺同一个资源！