iOS GCD详解

前言

对初学者来说，GCD似乎是一道迈不过去的坎，很多人在同步、异步、串行、并行和死锁这几个名词的漩涡中渐渐放弃治疗。本文将使用图文表并茂的方式给大家形象地解释其中的原理和规律。

线程、任务和队列的概念

异步、同步 & 并行、串行的特点

一条重要的准则

一般来说，我们使用GCD的最大目的是在新的线程中同时执行多个任务，这意味着我们需要两项条件：

• 能开启新的线程

• 任务可以同时执行

• 结合以上两个条件，也就等价“开启新线程的能力 + 任务同步执行的权利”，只有在满足能力与权利这两个条件的前提下，我们才可以在同时执行多个任务。

所有组合的特点

（一）异步执行 + 并行队列

实现代码：

//异步执行 + 并行队列
- (void)asyncConcurrent{
    //创建一个并行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    NSLog(@"---start---");

    //使用异步函数封装三个任务
    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(@"---end---");
}

打印结果：

1 2 3 4 5

---start---   ---end---   任务3---{number = 5, name = (null)}   任务2---{number = 4, name = (null)}   任务1---{number = 3, name = (null)}

解释

• 异步执行意味着

  • 可以开启新的线程

  • 任务可以先绕过不执行，回头再来执行

• 并行队列意味着

  • 任务之间不需要排队，且具有同时被执行的“权利”

• 两者组合后的结果

  • 开了三个新线程

  • 函数在执行时，先打印了start和end，再回头执行这三个任务

  • 这三个任务是同时执行的，没有先后，所以打印结果是“任务3-->任务2-->任务1”

步骤图

（二）异步执行 + 串行队列

实现代码：

//异步执行 + 串行队列
- (void)asyncSerial{
    //创建一个串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    NSLog(@"---start---");
    //使用异步函数封装三个任务
    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(@"---end---");
}

打印结果：

1 2 3 4 5

---start---  ---end--- 任务1---{number = 3, name = (null)} 任务2---{number = 3, name = (null)} 任务3---{number = 3, name = (null)}

解释

• 异步执行意味着

  • 可以开启新的线程

  • 任务可以先绕过不执行，回头再来执行

• 串行队列意味着

  • 任务必须按添加进队列的顺序挨个执行

• 两者组合后的结果

  • 开了一个新的子线程

  • 函数在执行时，先打印了start和end，再回头执行这三个任务

  • 这三个任务是按顺序执行的，所以打印结果是“任务1-->任务2-->任务3”

步骤图

（三）同步执行 + 并行队列

实现代码：

//同步执行 + 并行队列
- (void)syncConcurrent{
    //创建一个并行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    NSLog(@"---start---");
    //使用同步函数封装三个任务
    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(@"---end---");
}

打印结果：

1 2 3 4 5

---start---   任务1---{number = 1, name = main}   任务2---{number = 1, name = main}   任务3---{number = 1, name = main}   ---end---

解释

• 同步执行执行意味着

  • 不能开启新的线程

  • 任务创建后必须执行完才能往下走

• 并行队列意味着

  • 任务必须按添加进队列的顺序挨个执行

• 两者组合后的结果

  • 所有任务都只能在主线程中执行

  • 函数在执行时，必须按照代码的书写顺序一行一行地执行完才能继续

• 注意事项

  • 在这里即便是并行队列，任务可以同时执行，但是由于只存在一个主线程，所以没法把任务分发到不同的线程去同步处理，其结果就是只能在主线程里按顺序挨个挨个执行了

步骤图

（四）同步执行+ 串行队列

实现代码：

- (void)syncSerial{
    //创建一个串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("标识符", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    NSLog(@"---start---");
    //使用异步函数封装三个任务
    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(@"---end---");
}

打印结果：

1 2 3 4 5

---start---   任务1---{number = 1, name = main}   任务2---{number = 1, name = main}   任务3---{number = 1, name = main}   ---end---

解释

• 这里的执行原理和步骤图跟“同步执行+并发队列”是一样的，只要是同步执行就没法开启新的线程，所以多个任务之间也一样只能按顺序来执行，

（五）异步执行+主队列

实现代码：

- (void)asyncMain{
    //获取主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

    NSLog(@"---start---");
    //使用异步函数封装三个任务
    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(@"---end---");
}

打印结果：

1 2 3 4 5

---start---   ---end---   任务1---{number = 1, name = main}   任务2---{number = 1, name = main}   任务3---{number = 1, name = main}

解释

• 异步执行意味着

  • 可以开启新的线程

  • 任务可以先绕过不执行，回头再来执行

• 主队列跟串行队列的区别

  • 队列中的任务一样要按顺序执行

  • 主队列中的任务必须在主线程中执行，不允许在子线程中执行

• 以上条件组合后得出结果：

  • 所有任务都可以先跳过，之后再来“按顺序”执行

步骤图

（六）同步执行+主队列（死锁）

实现代码：

- (void)syncMain{
    //获取主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

    NSLog(@"---start---");
    //使用同步函数封装三个任务
    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(@"---end---");
}

打印结果：

1	---start---

解释

• 主队列中的任务必须按顺序挨个执行

• 任务1要等主线程有空的时候（即主队列中的所有任务执行完）才能执行

• 主线程要执行完“打印end”的任务后才有空

• “任务1”和“打印end”两个任务互相等待，造成死锁

步骤图