iOS底層原理之GCD的任務與隊列

GCD

簡介

Grand Central Dispatch（GCD）是 Apple 開發的一個多核編程的解決方法。它是一套純 C 語言的 API，主要用於優化應用程序以支持多核處理器以及其餘對稱多處理系統。它是一個在線程池模式的基礎上執行的併發任務。

GCD的優勢

• GCD支持多核並行計算
• GCD自動管理線程的生命週期（線程的建立、調起、等待、銷燬）
• 使用者只需告知GCD執行任務

任務與隊列

任務

任務即執行操做，就是線程中須要執行的代碼。在GCD中就是放在block中執行的代碼都是任務。任務分爲同步任務(sync)和異步任務(async)。

• 同步任務(sync)：同步添加到隊列當中，當前面的任務沒有執行完畢時會一直等待，直到前面的任務執行完畢纔會執行當前加入的任務。不能夠在新的線程中執行，不具有開闢新的線程能力。
• 異步任務(async)：異步添加到隊列當中，無需等待前面的任務執行完成才執行，加入隊列就會執行。能夠在新的線程中執行，具有開闢新的線程能力。注意：具有開啓新線程的能力不表明必定開啓新的線程

隊列

指執行任務的隊列，就是等待執行的任務列表，遵循先進先出IFFO原則。在GCD中有串行隊列（Serial Dispatch Queue）和並行隊列（Concurrent Dispatch Queue），又叫併發隊列。

• 串行隊列（Serial Dispatch Queue）：只開啓一個線程，每次只有一個任務執行，任務執行完成後纔會執行下一個任務。
• 並行隊列（Concurrent Dispatch Queue）：可讓多個任務同時執行，能夠開啓多個線程來執行多個任務。注意：併發隊列只有在異步函數下才有效。

特殊隊列

• 串行主隊列：一種串行的主隊列，在主隊列中調用不能在主線程中再次調用同步任務，不然會形成堵塞，可是能夠在其餘線程調用同步任務
• 全局併發隊列：一種全局的併發隊列

隊列與任務的建立

建立隊列

• 建立串行隊列

//第一個參數是隊列的名字，自定義；第二個參數表示是串行仍是併發
//DISPATCH_QUEUE_SERIAL = NULL，所以DISPATCH_QUEUE_SERIAL能夠用NULL代替建立串行隊列
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
複製代碼

• 建立併發隊列

//第一個參數是隊列的名字，自定義；第二個參數表示是串行仍是併發
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
複製代碼

任務的建立

• 建立同步任務

//建立同步任務(queue是隊列)
dispatch_sync(queue, ^{
        
});
複製代碼

• 建立異步任務

//建立異步任務(queue是隊列)
dispatch_async(queue, ^{
        
});
複製代碼

隊列與任務總結

綜上所述，咱們能夠得出一共四種組合外加兩種特殊的隊列，即

• 串行隊列+同步執行
• 併發隊列+同步執行
• 串行隊列+異步執行
• 併發隊列+異步執行
• 串行主隊列
• 全局併發隊列

隊列與任務組合使用

串行隊列+同步執行

代碼實現

-(void)serialSysncText {
    //串行隊列
    dispatch_queue_t serial = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    NSLog(@"串行同步任務開始");
    dispatch_sync(serial, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"串行同步任務1 = %d",i);
        }
    });
    dispatch_sync(serial, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"串行同步任務2 = %d",i);
        }
    });
    NSLog(@"串行同步任務結束");
}
複製代碼

運行結果

從運行結果當中，咱們能夠看到串行隊列中的同步任務都是按照前後順序依次執行的。

併發隊列+同步任務

代碼實現

-(void)concurrentAsysncText {
    //併發隊列
    dispatch_queue_t concurrent = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"併發同步任務開始");
    dispatch_sync(concurrent, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"併發同步任務1 = %d",i);
        }
    });
    dispatch_sync(concurrent, ^{
        sleep(1);
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            NSLog(@"併發同步任務2 = %d",i);
        }
    });
    NSLog(@"併發同步任務結束");
}
複製代碼

運行結果

從結果得知，併發隊列執行的同步任務也是按照順序依次執行的，由於它們都在主線程中執行的，沒有開啓新的線程。感興趣的小夥伴能夠打印下線程看下。

串行隊列+異步執行

代碼實現

-(void)serialAsysncText {
    //串行隊列
    dispatch_queue_t serial = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    NSLog(@"串行異步任務開始");
    dispatch_async(serial, ^{
        
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"串行異步任務1 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(serial, ^{
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"串行異步任務2 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    NSLog(@"串行異步任務結束");
}
複製代碼

運行結果

從運行結果能夠看出，

• 全部的異步任務都是在打印串行異步任務結束後開始執行；
• 開啓了新的線程，但只開啓了一個線程；
• 在串行隊列中的異步任務也是按照前後順序執行。

併發隊列+異步執行

代碼實現

-(void)concurrentAsysncText {
    //併發隊列
    dispatch_queue_t concurrent = dispatch_queue_create("shifx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@"併發異步任務開始");
    dispatch_async(concurrent, ^{
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"併發異步任務1 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(concurrent, ^{
        
        for (int i = 0; i<3; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"併發異步任務2 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    NSLog(@"併發異步任務結束");
}
複製代碼

運行結果

從運行結果來看，

• 全部的異步任務都是在打印併發異步任務結束後開始執行；
• 因爲兩個異步任務，併發隊列開啓了兩個新的線程
• 兩個異步任務執行沒有前後順序

主隊列 + 同步任務

在主線程調用主隊列同步任務

因爲主隊列是串行隊列，它不能在主線程中調用主隊列同步任務，以下所示崩潰緣由就是同步任務放在了主線程中，須要等待主線程執行完畢才能夠，而主線程須要等待該方法執行完成，二者互相等待形成死鎖，因此崩潰了。

其餘線程調用主隊列同步任務

代碼

//使用 NSThread 的 detachNewThreadWithBlock 方法會建立線程
[NSThread detachNewThreadWithBlock:^{
    [self mainSysncText];
}];
    
-(void)mainSysncText {
    NSLog(@"當前所在的線程：%@",[NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主隊列同步任務1 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主隊列同步任務2 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
}
複製代碼

執行結果

主隊列+異步任務

因爲主隊列是串行隊列，因此主隊列+異步任務就至關於串行隊列+異步任務

代碼

-(void)mainAsysncText {
    NSLog(@"當前所在的線程：%@",[NSThread currentThread]);
    NSLog(@"主隊列異步任務開始");
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主隊列異步任務1 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        for (int i = 0; i<2; i++) {
            sleep(1);
            NSLog(@"主隊列異步任務2 = %d",i);
            NSLog(@"當前線程：%@",[NSThread currentThread]);
        }
    });
    NSLog(@"主隊列異步任務結束");
}
複製代碼

運行結果

效果等同於串行隊列+異步任務