Swift4 - GCD的使用
Swift4 - GCD的使用
2018年03月30日 17:33:27 Longshihua 阅读数:1165
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从Swift3开始GCD的API就发生了很大的变化,更加简洁,使用起来更方便。像我们经常开启一个异步线程处理事情然后切回主线程刷新UI操作,这里就变的非常简单了。
DispatchQueue.global().async {
// do async task
DispatchQueue.main.async {
// update UI
}
}
DispatchQueue
DispatchQueue字面意思就是派发列队,主要是管理需要执行的任务,任务以闭包或者DispatchWorkItem的方式进行提交.列队中的任务遵守FIFO原则。如果对于列队不是很了解,可以看这里。 列队可以是串行也可以是并发,串行列队按顺序执行,并发列队会并发执行任务,但是我们并不知道具体任务的执行顺序。
列队的分类
系统列队
主列队
let mainQueue = DispatchQueue.main
全局列队
let globalQueue = DispatchQueue.global()
用户创建列队
创建自己的列队,简单的方式就是指定列队的名称即可
let queue = DispatchQueue(label: "com.conpanyName.queue")
这样的初始化的列队有着默认的配置项,默认的列队是串行列队。便捷构造函数如下
public convenience init(label: String, qos: DispatchQoS = default, attributes: DispatchQueue.Attributes = default, autoreleaseFrequency: DispatchQueue.AutoreleaseFrequency = default, target: DispatchQueue? = default)
我们也可以自己显示设置相关属性,创建一个并发列队
let label = "com.conpanyName.queue"
let qos = DispatchQoS.default
let attributes = DispatchQueue.Attributes.concurrent
let autoreleaseFrequnecy = DispatchQueue.AutoreleaseFrequency.never
let queue = DispatchQueue(label: label, qos: qos, attributes: attributes, autoreleaseFrequency: autoreleaseFrequnecy, target: nil)
参数介绍
label:列队的标识符,能够方便区分列队进行调试
qos:列队的优先级(quality of service),其值如下:
public struct DispatchQoS : Equatable {
public static let background: DispatchQoS
public static let utility: DispatchQoS
public static let `default`: DispatchQoS
public static let userInitiated: DispatchQoS
public static let userInteractive: DispatchQoS
public static let unspecified: DispatchQoS
}
优先级由最低的background到最高的userInteractive共五个,还有一个为定义的unspecified.
background:最低优先级,等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND. 用户不可见,比如:在后台存储大量数据
utility:优先级等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW,可以执行很长时间,再通知用户结果。比如:下载一个大文件,网络,计算
default:默认优先级,优先级等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,建议大多数情况下使用默认优先级
userInitiated:优先级等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH,需要立刻的结果
.userInteractive:用户交互相关,为了好的用户体验,任务需要立马执行。使用该优先级用于UI更新,事件处理和小工作量任务,在主线程执行。
Qos指定了列队工作的优先级,系统会根据优先级来调度工作,越高的优先级能够越快被执行,但是也会消耗功能,所以准确的指定优先级能够保证app有效的使用资源。详细可以看这里
attributes:列队的属性,也可以说是类型,即是并发还是串行。attributes是一个结构体并遵守OptionSet协议,所以传入的参数可以为[.option1, .option2]
public struct Attributes : OptionSet {
public let rawValue: UInt64
public init(rawValue: UInt64)
public static let concurrent: DispatchQueue.Attributes
public static let initiallyInactive: DispatchQueue.Attributes
}
默认:列队是串行的
.concurrent:列队是并发的
.initiallyInactive:列队不会自动执行,需要开发中手动触发
autoreleaseFrequency:自动释放频率,有些列队会在执行完任务之后自动释放,有些是不会自动释放的,需要手动释放。
简单看一下列队优先级
DispatchQueue.global(qos: .background).async {
for i in 1...5 {
print("background: \(i)")
}
}
DispatchQueue.global(qos: .default).async {
for i in 1...5 {
print("default: \(i)")
}
}
DispatchQueue.global(qos: .userInteractive).async {
for i in 1...5 {
print("userInteractive: \(i)")
}
}
执行结果:
default: 1
userInteractive: 1
background: 1
default: 2
userInteractive: 2
background: 2
userInteractive: 3
default: 3
userInteractive: 4
userInteractive: 5
default: 4
background: 3
default: 5
background: 4
background: 5
DispatchWorkItem
DispatchWorkItem是用于帮助DispatchQueue来执行列队中的任务。类的相关内容如下:
public class DispatchWorkItem {
public init(qos: DispatchQoS = default, flags: DispatchWorkItemFlags = default, block: @escaping @convention(block) () -> Swift.Void)
public func perform()
public func wait()
public func wait(timeout: DispatchTime) -> DispatchTimeoutResult
public func wait(wallTimeout: DispatchWallTime) -> DispatchTimeoutResult
public func notify(qos: DispatchQoS = default, flags: DispatchWorkItemFlags = default, queue: DispatchQueue, execute: @escaping @convention(block) () -> Swift.Void)
public func notify(queue: DispatchQueue, execute: DispatchWorkItem)
public func cancel()
public var isCancelled: Bool { get }
}
一般情况下,我们开启一个异步线程,会这样创建列队并执行async方法,以闭包的方式提交任务。
DispatchQueue.global().async
// do async task
}
但是Swift3中使用了DispatchWorkItem类将任务封装成为对象,由对象进行任务。
let item = DispatchWorkItem {
// do task
}
DispatchQueue.global().async(execute: item)
当然,这里也可以使用DispatchWorkItem实例对象的perform方法执行任务
let workItem = DispatchWorkItem {
// do task
}
DispatchQueue.global().async {
workItem.perform()
}
但是对比一下两种方式,显然第一种更加简洁,方便。
执行任务结束通过nofify获得通知
let workItem = DispatchWorkItem {
// do async task
print(Thread.current)
}
DispatchQueue.global().async {
workItem.perform()
}
workItem.notify(queue: DispatchQueue.main) {
// update UI
print(Thread.current)
}
使用wait等待任务执行完成
let queue = DispatchQueue(label: "queue", attributes: .concurrent)
let workItem = DispatchWorkItem {
sleep(5)
print("done")
}
queue.async(execute: workItem)
print("before waiting")
workItem.wait()
print("after waiting")
执行结果:
before waiting
done
after waiting
也可以在初始化的时候指定更多的参数
let item = DispatchWorkItem(qos: .default, flags: .barrier) {
// do task
}
第一个参数同样说优先级,第二个参数指定flag
public struct DispatchWorkItemFlags : OptionSet, RawRepresentable {
public let rawValue: UInt
public init(rawValue: UInt)
public static let barrier: DispatchWorkItemFlags
public static let detached: DispatchWorkItemFlags
public static let assignCurrentContext: DispatchWorkItemFlags
public static let noQoS: DispatchWorkItemFlags
public static let inheritQoS: DispatchWorkItemFlags
public static let enforceQoS: DispatchWorkItemFlags
}
barrier
假如我们有一个并发的列队用来读写一个数据对象,如果这个列队的操作是读,那么可以同时多个进行。如果有写的操作,则必须保证在执行写操作时,不会有读取的操作执行,必须等待写操作完成之后再开始读取操作,否则会造成读取的数据出错,经典的读写问题。这里我们就可以使用barrier:
let item = DispatchWorkItem(qos: .default, flags: .barrier) {
// write data
}
let dataQueue = DispatchQueue(label: "com.data.queue", attributes: .concurrent)
dataQueue.async(execute: item)
字典的读写操作
private let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "concurrentQueue", attributes: .concurrent)
private var dictionary: [String: Any] = [:]
public func set(_ value: Any?, forKey key: String) {
// .barrier flag ensures that within the queue all reading is done
// before the below writing is performed and
// pending readings start after below writing is performed
concurrentQueue.async(flags: .barrier) {
self.dictionary[key] = value
}
}
public func object(forKey key: String) -> Any? {
var result: Any?
concurrentQueue.sync {
result = dictionary[key]
}
// returns after concurrentQueue is finished operation
// beacuse concurrentQueue is run synchronously
return result
}
通过在并发代码中使用barrier将能够保证写操作在所有读取操作完成之后进行,而且确保写操作执行完成之后再开始后续的读取操作。具体的详情看这里
延时处理
使用asyncAfter来提交任务进行延迟。之前是使用dispatch_time,现在是使用DispatchTime对象表示。可以使用静态方法now获得当前时间,然后再通过加上DispatchTimeInterval枚举获得一个需要延迟的时间。注意:仅仅是用于在具体时间执行任务,不要在资源竞争的情况下使用。并且在主列队使用。
let delay = DispatchTime.now() + DispatchTimeInterval.seconds(10)
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: delay) {
// 延迟执行
}
我们可以进一步简化,直接添加时间
let delay = DispatchTime.now() + 10
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: delay) {
// 延迟执行
}
因为在DispatchTime中自定义了“+”号。
public func +(time: DispatchTime, seconds: Double) -> DispatchTime
更多有关延时操作看这里
DispatchGroup
DispatchGroup用于管理一组任务的执行,然后监听任务的完成,进而执行后续操作。比如:同一个页面发送多个网络请求,等待所有结果请求成功刷新UI界面。一般的操作如下:
let queue = DispatchQueue.global()
let group = DispatchGroup()
queue.async(group: group) {
print("Task one finished")
}
queue.async(group: group) {
print("Task two finished")
}
queue.async(group: group) {
print("Task three finished")
}
group.notify(queue: queue) {
print("All task has finished")
}
打印如下:
Task three finished
Task two finished
Task one finished
All task has finished
由于是并发执行异步任务,所以任务的先后次序是不一定的,看起来符合我们的需求,最后接受通知然后可以刷新UI操作。但是真实的网络请求是异步、耗时的,并不是立马就返回,所以我们使用asyncAfter模拟延时看看,将任务1延时一秒执行:
let queue = DispatchQueue.global()
let group = DispatchGroup()
queue.async(group: group) {
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 1, execute: {
print("Task one finished")
})
}
queue.async(group: group) {
print("Task two finished")
}
queue.async(group: group) {
print("Task three finished")
}
group.notify(queue: queue) {
print("All task has finished")
}
结果却不是我们预期的那样,输出结果如下:
Task two finished
Task three finished
All task has finished
Task one finished
所以,为了真正实现预期的效果,我们需要配合group的enter和leave两个函数。每次执行group.enter()表示一个任务被加入到列队组group中,此时group中的任务的引用计数会加1,当使用group.leave() ,表示group中的一个任务完成,group中任务的引用计数减1.当group列队组里面的任务引用计数为0时,会通知notify函数,任务执行完成。注意:enter()和leave()成对出现的。
let queue = DispatchQueue.global()
let group = DispatchGroup()
group.enter()
queue.async(group: group) {
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 1, execute: {
print("Task one finished")
group.leave()
})
}
group.enter()
queue.async(group: group) {
print("Task two finished")
group.leave()
}
group.enter()
queue.async(group: group) {
print("Task three finished")
group.leave()
}
group.notify(queue: queue) {
print("All task has finished")
}
这下OK了,输出跟预期一样。当然这里也可以使用信号量实现,后面会介绍。
Task three finished
Task two finished
Task one finished
All task has finished
信号量
对于信号量的具体内容,可以看我之前写的一篇博文。使用起来很简单,创建信号量对象,调用signal方法发送信号,信号加1,调用wait方法等待,信号减1.现在也适用信号量实现刚刚的多个请求功能。
let queue = DispatchQueue.global()
let group = DispatchGroup()
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 0)
queue.async(group: group) {
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 1, execute: {
semaphore.signal()
print("Task one finished")
})
semaphore.wait()
}
queue.async(group: group) {
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 0.8, execute: {
semaphore.signal()
print("Task two finished")
})
semaphore.wait()
}
queue.async(group: group) {
print("Task three finished")
}
group.notify(queue: queue) {
print("All task has finished")
}
Suspend / Resume
Suspend可以挂起一个线程,即暂停线程,但是仍然暂用资源,只是不执行
Resume回复线程,即继续执行挂起的线程。
循环执行任务
之前使用GCD的dispatch_apply()执行多次任务,现在是调用concurrentPerform(),下面是并发执行5次
DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: 5) {
print("\($0)")
}
DispatchSource
DispatchSource提高了相关的API来监控低级别的系统对象,比如:Mach ports, Unix descriptors, Unix signals, VFS nodes。并且能够异步提交事件到派发列队执行。
简单定时器
// 定时时间
var timeCount = 60
// 创建时间源
let timer = DispatchSource.makeTimerSource(queue: DispatchQueue.global())
timer.schedule(deadline: .now(), repeating: .seconds(1))
timer.setEventHandler {
timeCount -= 1
if timeCount <= 0 { timer.cancel() }
DispatchQueue.main.async {
// update UI or other task
}
}
// 启动时间源
timer.resume()
对于比使用Timer的好处可以看这里
应用场景
多个任务依次执行
最容易想到的就是创建一个串行列队,然后添加任务到列队执行。
let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.my.queue")
serialQueue.async {
print("task one")
}
serialQueue.async {
print("task two")
}
serialQueue.async {
print("task three")
}
其次就是使用前面讲到的DispatchGroup。
取消DispatchWorkItem的任务
直接取消任务
let queue = DispatchQueue(label: "queue", attributes: .concurrent)
let workItem = DispatchWorkItem {
print("done")
}
DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + .seconds(1)) {
queue.async(execute: workItem) // not work
}
workItem.cancel()
直接调用取消,异步任务不会执行。
执行的过程中取消任务
func cancelWork() {
let queue = DispatchQueue.global()
var item: DispatchWorkItem!
// create work item
item = DispatchWorkItem { [weak self] in
for i in 0 ... 10_000_000 {
if item.isCancelled { break }
print(i)
self?.heavyWork()
}
item = nil // resolve strong reference cycle
}
// start it
queue.async(execute: item)
// after five seconds, stop it if it hasn't already
queue.asyncAfter(deadline: .now() + 5) { [weak item] in
item?.cancel()
}
}
注意事项
线程死锁
不要在主列队中执行同步任务,这样会造成死锁问题。
特性
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)
用法
异步执行回主线程写法
DispatchQueue.global().async {
print("async do something\(Thread.current)")
DispatchQueue.main.async {
print("come back to main thread\(Thread.current)")
}
}
QoS
之前接触过Quality of Service还是在VoIP,通过QoS来标注每个通信的priority,所以这边其实是把
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGHT
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND
转换成了
User Interactive 和用户交互相关,比如动画等等优先级最高。比如用户连续拖拽的计算
User Initiated 需要立刻的结果,比如push一个ViewController之前的数据计算
Utility 可以执行很长时间,再通知用户结果。比如下载一个文件,给用户下载进度
Background 用户不可见,比如在后台存储大量数据
在GCD中,指定QoS有以下两种方式
方式一,创建一个指定QoS的queue
let queue = DispatchQueue(label: "labelname", qos: .default, attributes: .concurrent, autoreleaseFrequency: .inherit)
方式二,在提交block的时候,指定QoS
queue.async(group: nil, qos: .background, flags: .inheritQoS) {
<#code#>
}
flags的参数有
public static let barrier: DispatchWorkItemFlags
public static let detached: DispatchWorkItemFlags
public static let assignCurrentContext: DispatchWorkItemFlags
public static let noQoS: DispatchWorkItemFlags
public static let inheritQoS: DispatchWorkItemFlags
public static let enforceQoS: DispatchWorkItemFlags
其中关于QoS的关系,可以通过flags参数设置。
DispatchWorkItem
let dispatchWorkItem = DispatchWorkItem(qos: .default, flags: .barrier) {
<#code#>
}
after
let deadline = DispatchTime.now() + 5.0
DispatchQueue.global().asyncAfter(deadline: deadline) {
<#code#>
}
DispatchGroup
DispatchGroup用来管理一组任务的执行,然后监听任务都完成的事件。比如,多个网络请求同时发出去,等网络请求都完成后reload UI。
let group = DispatchGroup()
group.enter()
self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {
print("request complete")
group.leave()
}
group.enter()
self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {
print("request complete")
group.leave()
}
group.notify(queue: DispatchQueue.main) {
print("all requests come back")
}
Semaphore
Semaphore是保证线程安全的一种方式,而且继OSSpinLock不再安全后,Semaphore似乎成为了最快的加锁的方式。
如图
1513585102364922.png
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 2)
let queue = DispatchQueue.global()
queue.async {
semaphore.wait()
self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {
print("request complete")
semaphore.signal()
}
}
queue.async {
semaphore.wait()
self.sendHTTPRequest2(params:[String: Any]) {
print("request complete")
semaphore.signal()
}
}
queue.async {
semaphore.wait()
self.sendHTTPRequest3(params:[String: Any]) {
print("request complete")
semaphore.signal()
}
}
Barrier
GCD里的Barrier和NSOperationQueue的dependency比较接近,C任务开始之前需要A任务完成,或者A和B任务完成。
let queue = DispatchQueue(label: "foo", attributes: .concurrent)
queue.async {
self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {
print("A")
}
}
queue.async {
self.sendHTTPRequest2(params:[String: Any]) {
print("B")
}
}
queue.async(flags: .barrier) {
self.sendHTTPRequest3(params:[String: Any]) {
print("C")
}
}
作者:SealShile
链接:https://www.jianshu.com/p/96032a032c7c
來源:简书
简书著作权归作者所有,任何形式的转载都请联系作者获得授权并注明出处。
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