（五十五）iOS多线程之GCD

GCD的全称为Grand Central Dispatch，翻译为大中央调度，是Apple开发的一个多线程编程解决方法。

进程和线程的概念：

正在进行中的程序被称为进程，负责程序运行的内存分配，每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间。

线程是进程中一个独立的执行路径，即主线程，主线程有1M的栈区，对于耗时的执行路径，可以放在子线程（512K栈区）中执行。

Tip：新建线程会消耗内存空间和CPU事件，线程太多会降低系统的运行性能，多线程是通过CPU时分复用实现的。

Tip：多线程是为了并发执行多项任务，不会提高单个算法本身的执行效率。

iOS中三种多线程技术：

1.NSThread

建立一个线程方便，但是管理多个线程非常困难，但是NSThread的currentThread方法可以跟踪任务所在的线程。

2.GCD Grand Central Dispatch（基于C语言的底层API），使用block来定义任务，推荐使用。

3.NSOperation/NSOperationQueue 使用GCD的一套OC API，提供了一些GCD中不易实现的特性。

Tip：直接使用GCD更好一些。

GCD的核心思想是把操作（block定义任务）放入队列中，队列的特点是FIFO（先进先出），出队时操作被分配到CPU上进行处理。

Tip：队列不是线程，也不表示对应的CPU，例如双核CPU，谁空闲分配给谁，出队时分配到哪个CPU是不需要被关心的。

Tip：GCD的函数都是以dispatch开头的，dispatch的含义是分派、调度。

Tip：NSThread的currentThread得到的是name和num字典，其中num＝1表示主线程。

【进程同步和异步的概念】

进程同步：一个操作没有完成则不返回，必须一件一件的做事情，一件事情返回了才能做下一件事情。

进程异步：多个操作交替进行，操作的返回时机不确定。

【串、并行队列】

Tip：同步为sync，异步为async

1.串行队列的异步任务：使用一个子线程依次执行。

应用：串行队列中的异步任务会依次执行，例如先下载图片，然后处理，两个任务有明确的先后顺序，顺序是确定的。

/**
 *  串行队列
 */
- (void)gcdDemo1{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("queue<1>", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        dispatch_async(q, ^{
            NSLog(@"%@ i = %d",[NSThread currentThread],i); //跟踪当前线程
        });
    }
}

打印串行队列的输出发现，i的值是从0到2分别输出的：

2015-02-16 17:28:11.559 多线程初步[1493:119215] <NSThread: 0x7986cbb0>{number = 2, name = (null)} i = 0
2015-02-16 17:28:11.559 多线程初步[1493:119215] <NSThread: 0x7986cbb0>{number = 2, name = (null)} i = 1
2015-02-16 17:28:11.559 多线程初步[1493:119215] <NSThread: 0x7986cbb0>{number = 2, name = (null)} i = 2

2.并行队列的异步任务：使用多个子线程无序执行，一般任务较少时几个任务就开几个线程，较多时则开部分线程。

应用：一系列的异步任务没有先后顺序。

/**
 *  并行队列
 */
- (void)gcdDemo2{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("queue<2>", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
 
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        dispatch_async(q, ^{
            NSLog(@"%@ i = %d",[NSThread currentThread],i); //跟踪当前线程
        });
    }
 
}

打印输出，发现i的值是随机排列的：

2015-02-16 17:28:55.084 多线程初步[1521:119972] <NSThread: 0x796347d0>{number = 2, name = (null)} i = 2
2015-02-16 17:28:55.084 多线程初步[1521:119975] <NSThread: 0x79956380>{number = 3, name = (null)} i = 0
2015-02-16 17:28:55.084 多线程初步[1521:119973] <NSThread: 0x796a2ba0>{number = 4, name = (null)} i = 1

3.串行队列的同步任务：只使用主线程顺序执行，用处较少。

/**
 *  串行队列的同步任务
 */
- (void)gcdDemo12{
    dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("queue<1>", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        dispatch_sync(q, ^{
            NSLog(@"%@ i = %d",[NSThread currentThread],i); //跟踪当前线程
        });
    }
}

2015-02-16 17:33:12.938 多线程初步[1574:121669] <NSThread: 0x7a25f5a0>{number = 1, name = main} i = 0
2015-02-16 17:33:12.938 多线程初步[1574:121669] <NSThread: 0x7a25f5a0>{number = 1, name = main} i = 1
2015-02-16 17:33:12.938 多线程初步[1574:121669] <NSThread: 0x7a25f5a0>{number = 1, name = main} i = 2

4. 并行队列的同步任务：只使用主线程依次执行。

Tip：串行队列异步任务的用处是最大的，既可以异步，又可以顺序执行。

Tip：如果先向队列中加入异步任务，再加入同步任务，同步任务会穿插在异步任务中运行。

Tip：并行队列难以控制执行顺序与最大并发数，容易出错。

5.线程名字的作用：打了断点后，可以在左侧看到线程名称。

Tip：通过点击CPU的运行状态还可以得到每个线程的CPU占用情况。

6.非ARC开发时，不要忘记写dispatch_release(q);

【全局队列】

Apple提供的，供所有App共同使用，它是一种特殊的并行队列。

使用dispatch_get_global_queue获取，第一个参数为优先级，通过右侧的提示输入即可，第二个是供以后使用的，传入0即可。

与并行队列的区别：不需要创建，名称以com.apple开头。

缺点：调试时无法得到准确队列的名称。

【主线程队列】

注意：iOS只能在主线程上更新UI，因此与UI更新有关的操作应该在主线程执行，它是一种特殊的串行队列。

使用dispatch_get_main_queue()函数获取。

与串行队列的区别：不需要创建，名称以com.apple开头。

【进程阻塞】

注意主线程是一直工作的，除非将程序杀掉，否则主线程的工作永远不会结束。

由于同步任务要等待前面的任务，因此在主线程中加入同步任务，会引起进程阻塞。

Tip：主线程中只能添加异步任务。

【小结】

1.并发编程对多线程编程进行了封装，不需要关心线程的创建与回收，是为了让程序员从复杂的线程控制中解脱出来，只需要面对队列和任务即可。

2.注意队列的优先级永远写DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT，优先级出错时会造成优先级反转，低优先级的线程可能会阻塞高优先级的线程，为了保险起见，应该使用串行队列的异步任务。

3.同步任务嵌套同步任务，会引发阻塞，原因在于，第一个任务执行完毕的条件是第二个任务执行完毕，而第二个任务执行完毕的条件是第一个任务执行完毕，因此二者相互等待，无法结束。

4.GCD队列有5个优先级，优先级从高到底分别为Main->High->Default->Low->Background，后面四级都放入GCD线程池中，最高级的即为主线程。