这是GCD介绍系列文章的第一篇。
一句话概括：更好的并行。
在过去的10年中，CPU的速度提升遇到了瓶颈，为了获得更强的性能，CPU的制造商在他们的产品中加入越来越多的核心（我的MacBook Pro是8核的并且它一天二十四小时都在运行）
CPU运算速度
问题是，我们的程序并不能从这些额外的核心中获得益处，除非它知道如何高效的分发任务给这些核心。
用并行的思想来处理这个问题就是同时处理多个任务，这实现起来并不简单，不过GCD让这件事变得简单可控。
你不必写一大堆实现并行的代码，直接使用GCD实现它，让你的UI和网络请求不再需要等待任务完成之后才去执行，从而使你的程序变得响应更快。
不过在那之前，让我们先看一看在使用GCD应该先做哪些功课。
线程
传统的实现并行的方式就是使用线程。在一个多核的电脑中，每一个新的线程可以被分配给不用的核心去执行，多个核心同时运行不同的线程，这就实现了并行。
单核的情况下，这个核心会定期的抢占一个正在运行的线程的资源，从而让其他线程得以运行，这就给人一种错觉好像是并行执行的。
但是使用线程来实现并行也就意味着你将面临一些问题，把数据从一个线程传入和取出通常不太简单，把控制信号从一个线程传到另一个线程也并不容易，对于那些在一个高度并行的系统中要被执行的若干任务，要想算出究竟应该创建多少个线程也是个问题。
由于创建和销毁线程是一个开销相对较大的任务，所以很多多线程的程序结束于一个线程池，线程池是在线程之前创建的一个集合。这些线程池也将由你来管理，这将加大你程序的复杂度。
同步
当你有许多线程需要运行，你肯定会遇到一个典型的问题——竞态条件(race conditions)，即最终的计算结果是不确定的，取决于这些线程的执行顺序。
一个典型的竞态条件例子就是“银行账户问题”：
@interface BankAccount: NSObject
@property (nonatomic, assign) double balance;
@end
// ...
// Create an account holding $100
BankAccount *account = [[BankAccount alloc] init];
account.balance = 100;
// ...
// Thread 1 - withdraw $10
void thread1() {
double balance = account.balance;
account.balance = balance - 10;
}
// ...
// Thread 2 - accrue 10% interest
void thread2() {
double balance = account.balance;
account.balance = balance * 1.10;
}
// account.balance = ?
账户最后的约余额取决于这些语句在这2个线程中的执行顺序(记住，这些线程是同时执行的)。
假设这些线程只能被上面这些语句所占用，那么这一段代码有可能出现多少种结果？这些值又是多少？
<p>
竞态条件在单核的设备上也有可能出现
这类问题的传统解决办法就是采用同步对象。典型的同步对象包括以下几个：
- 信号量(Semaphore) - 只允许一定的资源被使用，线程必须等待直到有可用的资源
- 互斥锁(Mutual Exclusion) - 同一时间只允许一个线程被执行，当一个线程有互斥锁时，别的线程必须等待
- 条件变量(Condition Variable) - 线程必须等待某些条件变成true才能执行
队列，队列，队列
gcd解决了线程管理和同步的问题，并且从头开始采用了一个新的抽象化概念：队列。
简单来说，队列是一种串行执行其中任务的数据结构。一个程序可以创建多个队列，同时这些队列能够相对彼此并行得执行任务，加入每个队列中的任务将会被顺序执行。
队列相对于多线程有着明显的优势。首先，线程将由CGD库来管理，队列会被按需分配给线程，线程没有被使用时将会被释放。其次，GCD库可以向系统咨询，什么时候创建多少线程是最合适的。最后，因为队列只有在它需要时才会去创建线程，所以队列是开销较小的。一个程序可以有几十个队列也不会使得其资源紧张。
总之：队列给你提供了线程的优点，却不需要你去考虑线程的管理。
在CGD中有三种类型的队列：
- 串行队列(Serial) - 按照任务加入队列的顺序，同一时间只执行一个任务。一个任务开始执行之前，其前面一个任务必须执行完成。
- 并发队列(Concurrent) - 也是按照任务加入队列的顺序执行任务，但是每一个任务是并发的执行，后面任务执行也不需要等待前一个任务的结束才开始。
- 主队列(Main) - 一个在主线程中预先创建好的串行队列，这个队列可以和NSRunLoop进行交互，你的程序通常是在这个队列中开始执行。
Blocks(代码块)
一般以向队列中加入block的方式来使用队列。
你也可以把函数调用加入队列中，但是这一系列的文章将会聚焦在GCD的block相关的API上。
Block是一个能捕捉其上下文的代码块，这里有一个例子：
#import <Foundation/Foundation.h>
typedef void(^Block)();
Block printer(NSString *string) {
return ^{
NSLog(@"%@", string);
};
}
int main(int argc, const char * argv[]) {
@autoreleasepool {
Block a = printer(@"Hello");
Block b = printer(@"World");
a(); // prints "Hello"
b(); // prints "World"
a(); // prints "Hello" again
}
return 0;
}
在上面的例子中，printer()返回一个带有string参数的block，每一次这个block被调用，block里的代码就会拿着这个block创建时赋值给这个参数的值去执行。
Hello, Dispatch World!
现在我们准备好了一切去使用GCD写出我们的第一个"Hello World"程序。如下：
#import <Foundation/Foundation.h>
int main() {
// Enqueue two blocks on the main queue.
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"Hello");
});
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"World");
});
// Nothing is printed yet because we are also running in the main queue.
dispatch_main(); // Print "Hello" "World".
return -1; // Never called.
}
让我们看看这一段代码是怎么工作的：
dispatch_async()的调用告诉GCD去入队一个block，然后继续往下执行而并不需要等待block里的代码执行完，我们调用了两次dispatch_async()，也就是说将两个block加入了主队列中。
注意这时候程序自己就在主队列中运行着（主队列在程序运行之前就存在了，main()通常就在主队列中被执行），所以没有任何东西被打印出来。入队的这两个block会在main()之后被调用。
为了执行主队列中的block，我们调用了dispatch_main()，这会暂停main()中的初始化工作，然后执行加入主线程中的blcok。首先，打印“Hello”的block被执行，这个block执行完后，下一个block将会被执行，它打印出了“World“。
如果你的程序使用了基础类库(Foundation classes)，你最好用
[[NSRunLoop currentRunLoop] run]代替dispatch_main()，因为后者不支持 run loop sources 比如NSTimer
当主队列执行完毕，dispatch_main()只是被闲置，程序并不会终止！如果你想让你的程序运行完之后就终止，你必须把exit(0)的操作加入队列中，试试吧！
恭喜！你已经写下了你的第一个GCD程序，在下一篇中，我们将讨论一下如何以同步的方式使用队列。
网友评论