iOS底层原理之GCD的任务与队列

GCD

简介

Grand Central Dispatch（GCD）是 Apple 开发的一个多核编程的解决方法。它是一套纯 C 语言的 API，主要用于优化应用程序以支持多核处理器以及其余对称多处理系统。它是一个在线程池模式的基础上执行的并发任务。

GCD的优势

• GCD支持多核并行计算
• GCD自动管理线程的生命周期（线程的建立、调起、等待、销毁）
• 使用者只需告知GCD执行任务

任务与队列

任务

任务即执行操做，就是线程中须要执行的代码。在GCD中就是放在block中执行的代码都是任务。任务分为同步任务(sync)和异步任务(async)。

• 同步任务(sync)：同步添加到队列当中，当前面的任务没有执行完毕时会一直等待，直到前面的任务执行完毕才会执行当前加入的任务。不能够在新的线程中执行，不具有开辟新的线程能力。
• 异步任务(async)：异步添加到队列当中，无需等待前面的任务执行完成才执行，加入队列就会执行。能够在新的线程中执行，具有开辟新的线程能力。注意：具有开启新线程的能力不表明必定开启新的线程

队列

指执行任务的队列，就是等待执行的任务列表，遵循先进先出IFFO原则。在GCD中有串行队列（Serial Dispatch Queue）和并行队列（Concurrent Dispatch Queue），又叫并发队列。

• 串行队列（Serial Dispatch Queue）：只开启一个线程，每次只有一个任务执行，任务执行完成后才会执行下一个任务。
• 并行队列（Concurrent Dispatch Queue）：可让多个任务同时执行，能够开启多个线程来执行多个任务。注意：并发队列只有在异步函数下才有效。

特殊队列

• 串行主队列：一种串行的主队列，在主队列中调用不能在主线程中再次调用同步任务，不然会形成堵塞，可是能够在其余线程调用同步任务
• 全局并发队列：一种全局的并发队列

队列与任务的建立

建立队列

• 建立串行队列

//第一个参数是队列的名字，自定义；第二个参数表示是串行仍是并发
//DISPATCH_QUEUE_SERIAL = NULL，所以DISPATCH_QUEUE_SERIAL能够用NULL代替建立串行队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
复制代码

• 建立并发队列

//第一个参数是队列的名字，自定义；第二个参数表示是串行仍是并发
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
复制代码

任务的建立

• 建立同步任务

//建立同步任务(queue是队列)
dispatch_sync(queue, ^{
        
});
复制代码

• 建立异步任务

//建立异步任务(queue是队列)
dispatch_async(queue, ^{
        
});
复制代码

队列与任务总结

综上所述，咱们能够得出一共四种组合外加两种特殊的队列，即

• 串行队列+同步执行
• 并发队列+同步执行
• 串行队列+异步执行
• 并发队列+异步执行
• 串行主队列
• 全局并发队列

队列与任务组合使用

串行队列+同步执行

代码实现

-(void)serialSysncText {
    //串行队列
    dispatch_queue_t serial = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    NSLog(@"串行同步任务开始");
    dispatch_sync(serial, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"串行同步任务1 = %d",i);
        }
    });
    dispatch_sync(serial, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"串行同步任务2 = %d",i);
        }
    });
    NSLog(@"串行同步任务结束");
}
复制代码

运行结果

从运行结果当中，咱们能够看到串行队列中的同步任务都是按照前后顺序依次执行的。

并发队列+同步任务

代码实现

-(void)concurrentAsysncText {
    //并发队列
    dispatch_queue_t concurrent = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"并发同步任务开始");
    dispatch_sync(concurrent, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"并发同步任务1 = %d",i);
        }
    });
    dispatch_sync(concurrent, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"并发同步任务2 = %d",i);
        }
    });
    NSLog(@"并发同步任务结束");
}
复制代码

运行结果

从结果得知，并发队列执行的同步任务也是按照顺序依次执行的，由于它们都在主线程中执行的，没有开启新的线程。感兴趣的小伙伴能够打印下线程看下。

串行队列+异步执行

代码实现

-(void)serialAsysncText {
    //串行队列
    dispatch_queue_t serial = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    NSLog(@"串行异步任务开始");
    dispatch_async(serial, ^{
        
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"串行异步任务1 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(serial, ^{
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"串行异步任务2 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    NSLog(@"串行异步任务结束");
}
复制代码

运行结果

从运行结果能够看出，

• 全部的异步任务都是在打印串行异步任务结束后开始执行；
• 开启了新的线程，但只开启了一个线程；
• 在串行队列中的异步任务也是按照前后顺序执行。

并发队列+异步执行

代码实现

-(void)concurrentAsysncText {
    //并发队列
    dispatch_queue_t concurrent = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"并发异步任务开始");
    dispatch_async(concurrent, ^{
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"并发异步任务1 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(concurrent, ^{
        
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"并发异步任务2 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    NSLog(@"并发异步任务结束");
}
复制代码

运行结果

从运行结果来看，

• 全部的异步任务都是在打印并发异步任务结束后开始执行；
• 因为两个异步任务，并发队列开启了两个新的线程
• 两个异步任务执行没有前后顺序

主队列 + 同步任务

在主线程调用主队列同步任务

因为主队列是串行队列，它不能在主线程中调用主队列同步任务，以下所示崩溃缘由就是同步任务放在了主线程中，须要等待主线程执行完毕才能够，而主线程须要等待该方法执行完成，二者互相等待形成死锁，因此崩溃了。

其余线程调用主队列同步任务

代码

//使用 NSThread 的 detachNewThreadWithBlock 方法会建立线程
[NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
    [self mainSysncText];
}];
    
-(void)mainSysncText {
    NSLog(@"当前所在的线程：%@",[NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主队列同步任务1 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主队列同步任务2 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
}
复制代码

执行结果

主队列+异步任务

因为主队列是串行队列，因此主队列+异步任务就至关于串行队列+异步任务

代码

-(void)mainAsysncText {
    NSLog(@"当前所在的线程：%@",[NSThread currentThread]);
    NSLog(@"主队列异步任务开始");
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主队列异步任务1 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主队列异步任务2 = %d",i);
            NSLog(@"当前线程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    NSLog(@"主队列异步任务结束");
}
复制代码

运行结果

效果等同于串行队列+异步任务