多线程开发之GCD
简介
GCD本身是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案。GCD在工作时会自动利用更多的处理器核心，以充分利用更强大的机器。GCD是Grand Central Dispatch的简称，它是基于C语言的。如果使用GCD，完全由系统管理线程，我们不需要编写线程代码。只需定义想要执行的任务,然后添加到适当的调度队列(dispatch queue)。GCD会负责创建线程和调度你的任务，系统直接提供线程管理
GCD优势
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
任务和队列
GCD中的两个核心概念
任务：执行什么操作，在GCD就是一个Block，任务执行的两种方式：同步执行和异步执行。主要区别在于是否具备开启新线程的能力
同步执行（sync）：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
异步执行（async）：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力
队列：存放任务，队列是一种特殊的线性表，采用FIFO（先进先出）的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。在GCD中有两种队列：串行队列和并行队列。
注意：
FIFO的取出来，但不同的是，它取出来一个就会放到别的线程，然后再取出来一个又放到另一个的线程。这样由于取的动作很快，忽略不计，看起来，所有的任务都是一起执行的。不过需要注意，GCD 会根据系统资源控制并行的数量，所以如果任务很多，它并不会让所有任务同时执行。并行队列（Concurrent Dispatch Queue）：可以让多个任务并行（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）
并行功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效
串行队列（Serial Dispatch Queue）：让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
GCD的使用步骤
1、创建一个队列（串行队列或并行队列）
2、将任务添加到队列中，然后系统就会根据任务类型执行任务（同步执行或异步执行）1. 队列的创建方法
可以使用dispatch_queue_create来创建对象，需要传入两个参数，第一个参数表示队列的唯一标识符，用于DEBUG，可为空；第二个参数用来识别是串行队列还是并行队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL表示串行队列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT表示并行队列。
// 串行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
对于并行队列，还可以使用dispatch_get_global_queue来创建全局并行队列。GCD默认提供了全局的并行队列，需要传入两个参数。第一个参数表示队列优先级，一般用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT。第二个参数暂时没用，用0即可。
2. 任务的创建方法
// 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
});
既然有两种队列，两种执行任务的方式，就有四种不同的组合方式
还有一种特殊的队列是主队列(串行队列)，这样就有六种组合方式| 同步执行(sync) | 异步执行(async) | |
| 并行队列 | 不会开启新的线程，在当前线程中任务一个接一个执行 | 启新的线程，所有线程并行执行任务 |
| 串行队列 | 不会开启新的线程，在当前线程中任务一个接一个执行 | 只开启一条新的线程，在新的线程中任务一个接一个执行 |
| 主队列 | 不会开启新的线程，在主线程中任务一个接一个执行 | 不会开启新的线程，在主线程中任务一个接一个执行 |
并行队列+同步执行
+(void)syncConcurrent
{
NSLog(@"syncConcurrent---begin");
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_sync(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"1------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"2------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"3------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
NSLog(@"syncConcurrent---end");
}
执行结果
2016-03-13 19:03:42.539 多线程_Demo[3812:271447] syncConcurrent---begin
2016-03-13 19:03:42.539 多线程_Demo[3812:271447] 1------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:03:42.539 多线程_Demo[3812:271447] 1------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:03:42.539 多线程_Demo[3812:271447] 2------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:03:42.540 多线程_Demo[3812:271447] 2------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:03:42.540 多线程_Demo[3812:271447] 3------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:03:42.540 多线程_Demo[3812:271447] 3------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:03:42.540 多线程_Demo[3812:271447] syncConcurrent---end
从执行结果可以看出，所有任务都是在主线程中执行，由于只有一个线程，所以所有的任务只能一个一个执行
并行队列+异步执行
+(void)asyncConcurrent{
NSLog(@"asyncConcurrent---begin");
dispatch_queue_t queue= dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"1------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_async(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"2------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_async(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"3------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
NSLog(@"asyncConcurrent---end");
}
执行结果
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:271447] asyncConcurrent---begin
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:271447] asyncConcurrent---end
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:271569] 1------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:273918] 2------<NSThread: 0x60000026ae00>{number = 4, name = (null)}
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:273919] 3------<NSThread: 0x61800007cd80>{number = 5, name = (null)}
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:271569] 1------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:273918] 2------<NSThread: 0x60000026ae00>{number = 4, name = (null)}
2016-03-13 19:06:22.064 多线程_Demo[3812:273919] 3------<NSThread: 0x61800007cd80>{number = 5, name = (null)}
从执行结果可以看出，除了主线程，有开启了3个新的线程，所有的线程并行执行任务
串行队列+同步执行
+ (void) syncSerial
{
NSLog(@"syncSerial---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"1------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"2------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_sync(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"3------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
NSLog(@"syncSerial---end");
}
执行结果
2016-03-13 19:07:11.269 多线程_Demo[3812:271447] syncSerial---begin
2016-03-13 19:07:11.269 多线程_Demo[3812:271447] 1------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:07:11.269 多线程_Demo[3812:271447] 1------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:07:11.270 多线程_Demo[3812:271447] 2------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:07:11.270 多线程_Demo[3812:271447] 2------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:07:11.270 多线程_Demo[3812:271447] 3------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:07:11.270 多线程_Demo[3812:271447] 3------<NSThread: 0x61000007f040>{number = 1, name = main}
2016-03-13 19:07:11.270 多线程_Demo[3812:271447] syncSerial---end
从执行结果可以看出，所有任务都是在主线程中执行的，并没有开启新的线程。而且由于串行队列，所以按顺序一个一个执行
串行队列+异步执行
+(void)asyncSerial{
NSLog(@"asyncSerial---begin");
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"1------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_async(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"2------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
dispatch_async(queue, ^{
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"3------%@",[NSThread currentThread]);
}
});
NSLog(@"asyncSerial---end");
}
执行结果
2016-03-13 19:07:35.119 多线程_Demo[3812:271447] asyncSerial---begin
2016-03-13 19:07:35.119 多线程_Demo[3812:271447] asyncSerial---end
2016-03-13 19:07:35.119 多线程_Demo[3812:271569] 1------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 19:07:35.120 多线程_Demo[3812:271569] 1------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 19:07:35.120 多线程_Demo[3812:271569] 2------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 19:07:35.120 多线程_Demo[3812:271569] 2------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 19:07:35.120 多线程_Demo[3812:271569] 3------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 19:07:35.121 多线程_Demo[3812:271569] 3------<NSThread: 0x608000261600>{number = 3, name = (null)}
从执行结果可以看出，开启了一条新线程，但是任务还是串行，所以任务是一个一个执行。
主队列：
GCD自带的一种特殊的串行队列
所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
可使用dispatch_get_main_queue()获得主队列
主队列+同步执行
在主线程中调用，互等卡死。这是因为我们在主线程中执行任务，就把任务放到了主队列中，也就是主线程的队列中，而同步执行有一个特点，就是对于任务是立即执行。那么当我们把任务放到主队列之后，它就会立即执行。但是主线程现在正在执行当前方法，所以任务要等到当前方法执行完毕之后才能执行。而当前方法又要等到任务执行完成之后才能往下执行，就出现互相等待的卡死现象。
如果是在非主线程中调用，则不会出现卡死现象，在主线程中任务一个接一个执行
主队列+异步执行
只在主线程中执行任务，执行完一个任务，再执行下一个任务
GCD线程之间的通讯
在iOS开发过程中，我们一般在主线程里边进行UI刷新，例如：点击、滚动、拖拽等事件。我们通常把一些耗时的操作放在其他线程，比如说图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时，需要回到主线程，那么就用到了线程之间的通讯。
+(void)backToMainQueue{
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
sleep(3);
for (int i = 0; i < 2; ++i) {
NSLog(@"2------%@",[NSThread currentThread]);
}
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"刷新UI界面");
});
});
}
GCD的其他方法
GCD的延时执行方法 dispatch_after
当我们需要延迟执行一段代码时，就需要用到GCD的dispatch_after方法。
+(void)afterTime{
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
// 2秒后异步执行这里的代码...
NSLog(@"run-----");
});
}
GCD的一次性代码(只执行一次) dispatch_once
我们在创建单例、或者有整个程序运行过程中只执行一次的代码时，我们就用到了GCD的dispatch_once方法。使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次。
+(void)operationOnce{
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
// 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
NSLog(@"once----");
});
}
GCD的快速迭代方法 dispatch_apply
通常我们会用for循环遍历，但是GCD给我们提供了快速迭代的方法dispatch_apply，使我们可以同时遍历。比如说遍历0~5这6个数字，for循环的做法是每次取出一个元素，逐个遍历。dispatch_apply可以同时遍历多个数字。
+(void)anyApply{
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_apply(6, queue, ^(size_t index) {
NSLog(@"%zd------%@",index, [NSThread currentThread]);
});
}
执行结果
2016-03-13 20:21:32.175 多线程_Demo[4395:304488] 1------<NSThread: 0x618000068f40>{number = 1, name = main}
2016-03-13 20:21:32.175 多线程_Demo[4395:304577] 0------<NSThread: 0x60000006ac00>{number = 6, name = (null)}
2016-03-13 20:21:32.176 多线程_Demo[4395:305754] 2------<NSThread: 0x608000076a80>{number = 7, name = (null)}
2016-03-13 20:21:32.176 多线程_Demo[4395:305755] 4------<NSThread: 0x61000006a540>{number = 9, name = (null)}
2016-03-13 20:21:32.176 多线程_Demo[4395:305753] 3------<NSThread: 0x618000079540>{number = 8, name = (null)}
2016-03-13 20:21:32.176 多线程_Demo[4395:305756] 5------<NSThread: 0x60000006b180>{number = 10, name = (null)}
GCD的栅栏方法 dispatch_barrier_async
栅栏一样的一个方法将两组异步执行的操作组给分割起来，当然这里的操作组里可以包含一个或多个任务。这就需要用到dispatch_barrier_async方法在两个操作组间形成栅栏。+(void)barrier{
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("12312312", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
sleep(2);
NSLog(@"----1-----%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
sleep(1);
NSLog(@"----2-----%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"----barrier-----%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
sleep(2);
NSLog(@"----3-----%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"----4-----%@", [NSThread currentThread]);
});
}
执行结果
2016-03-13 20:19:59.033 多线程_Demo[4395:304592] ----2-----<NSThread: 0x608000076bc0>{number = 3, name = (null)}
2016-03-13 20:20:00.034 多线程_Demo[4395:304574] ----1-----<NSThread: 0x610000066ac0>{number = 4, name = (null)}
2016-03-13 20:20:00.034 多线程_Demo[4395:304574] ----barrier-----<NSThread: 0x610000066ac0>{number = 4, name = (null)}
2016-03-13 20:20:00.034 多线程_Demo[4395:304575] ----4-----<NSThread: 0x600000068a00>{number = 5, name = (null)}
2016-03-13 20:20:02.035 多线程_Demo[4395:304574] ----3-----<NSThread: 0x610000066ac0>{number = 4, name = (null)}
GCD的队列组 dispatch_group
有时候我们会有这样的需求：分别异步执行2个耗时操作，然后当2个耗时操作都执行完毕后再回到主线程执行操作。这时候我们可以用到GCD的队列组。
- 我们可以先把任务放到队列中，然后将队列放入队列组中。
- 调用队列组的
dispatch_group_notify回到主线程执行操作。
+(void)group{
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 执行1个耗时的异步操作
NSLog(@"正在执行第一个下载任务");
sleep(3);
NSLog(@"第一个下载任务执行完成");
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 执行1个耗时的异步操作
NSLog(@"正在执行第二个下载任务");
sleep(1);
NSLog(@"第二个下载任务执行完成");
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
// 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
NSLog(@"下载任务执行完成");
});
}
执行结果
2016-03-13 20:18:07.112 多线程_Demo[4352:303197] 正在执行第二个下载任务
2016-03-13 20:18:07.112 多线程_Demo[4352:303211] 正在执行第一个下载任务
2016-03-13 20:18:08.115 多线程_Demo[4352:303197] 第二个下载任务执行完成
2016-03-13 20:18:10.115 多线程_Demo[4352:303211] 第一个下载任务执行完成
2016-03-13 20:18:10.115 多线程_Demo[4352:303154] 下载任务执行完成
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