GCD

GCD的简单易用，很容易爱不释手。今天趁机梳理一下GCD相关知识。

线程、任务和队列

首先来认识一下队列和任务
引自：行走的少年郎

任务：就是执行操作的意思，换句话说就是你在线程中执行的那段代码。在GCD中是放在block中的。执行任务有两种方式：同步执行和异步执行。两者的主要区别是：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：队列用来管理线程，也就是线程池，控制线程的创建和执行。这里的队列指任务队列，即用来存放任务的队列。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：串行队列和并发队列。

• 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）并发功能只有在异步（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）。

线程：可并发执行的，拥有最小系统资源，共享进程资源的基本调度单位。
共用堆，自有栈（官方资料说明iOS主线程栈大小为1M，其它线程为512K）。
并发执行进度不可控，对非原子操作易造成状态不一致，加锁控制又有死锁的风险。

何为GCD

百度一下
Grand Central Dispatch (GCD)是Apple开发的一个多核编程的较新的解决方法。它主要用于优化应用程序以支持多核处理器以及其他对称多处理系统。它是一个在线程池模式的基础上执行的并行任务。在Mac OS X 10.6雪豹中首次推出，也可在IOS 4及以上版本使用。

优点

• 让程序平行的排列各个任务，根据当前的系统资源来合理的安排和分配任务
• 能充分利用多核CUP资源
• 自动管理线程的生命周期，程序员脱离了手动管理线程的苦海

使用

1、创建队列

• 串行队列：
  使用dispatch_queue_create(const char * label, dispatch_queue_attr_t attr),label 参数表示此队列的标识符，调试的时候可以用到，第二个参数attr是类型标识符，创建串行队列时使用DISPATCH_QUEUE_SERIAL,创建并发队列时使用DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT。

//创建一个串行队列
dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.luqiuan", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

程序开始运行时会自己创建一个主线程放在主队列中，主队列也是一个串行队列，主队列里只存在一个主线程，我们的大部分代码逻辑都可以在主线程里面处理，如果没有特殊要求（比如耗时操作）我们一般在不需要创建其他线程来增加程序的复杂度。可以用dispatch_get_main_queue()来获取主队列。

• 并发队列
  并发队列的创建与串行相似，只需要改变第二个参数即可

//创建一个并发队列
dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.luqiuan", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

还可以使用dispatch_get_global_queue来创建全局并发队列。GCD默认提供了全局的并发队列，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
});

虽然使用GCD只需两步，但是既然我们有两种队列，两种任务执行方式，那么我们就有了四种不同的组合方式。这四种不同的组合方式是
并发队列 + 同步执行 : 不会创建新线程，任务加入队列时会立马串行执行
并发队列 + 异步执行 : 具备创建新线程的能力，先将任务加入队列后再开始并行执行
串行队列 + 同步执行 : 不会创建新线程，先将任务加入队列后再串行执行
串行队列 + 异步执行 : 具备创建新线程的能力，先将任务加入队列后再串行执行
主队列 + 同步执行 : 不会创建新线程，任务串行执行
主队列 + 异步执行 : 不会创建新线程，任务串行执行

GCD其他功能

1、延时操作

//延时执行
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.f * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"延时两秒");
    });

2、保证代码执行的唯一性

//保证代码只执行一次
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSLog(@"这段代码只执行一次");
    });

3、GCD快读迭代

//GCD快读迭代，当我们用for循环便利一个数组时，一般会按顺序一个一个便利数组元素，使用GCD迭代可以提高速率，同时遍历多个元素
    dispatch_queue_t ser1 = createQueue();
    
    NSArray *arr = @[@"一",@"二",@"三",@"四",@"五",@"六",@"七",@"八",@"九"];
    
    dispatch_apply(9, ser1, ^(size_t index) {
        NSLog(@"%@",arr[index]);
    });

4、GCD的栅栏方法

当我们需要等待并发队列中两个异步任务都完成时，才执行某一操作时，可以使用GCD的栅栏dispatch_barrier_async，栅栏就像一个判断器只有当队列中栅栏前面的所有任务执行完成时，才会执行后面的任务。栅栏只能在用来同一个队列中，如果是不同队列中的任务，我们可以只用GCD队列组，稍后介绍。

NSLog(@"========begin===");
    dispatch_queue_t serQueue = createQueue();
    dispatch_async(serQueue, ^{
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            NSLog(@"第一个任务%d",i);
            sleep(4);
        }
    });
    
    dispatch_async(serQueue, ^{
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            NSLog(@"第二个任务%d",i);
            sleep(1);
        }
    });
    //用同步的话会阻塞主线程,所以采用异步执行
    dispatch_barrier_async(serQueue,^{
        NSLog(@"栅栏栅栏--------------");
    });
    
    dispatch_async(serQueue, ^{
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            NSLog(@"第三个任务%d",i);
            sleep(1);
        }
    });
    
    NSLog(@"========end=====");

4、GCD队列组

上面说的是等待同一队列中不同的并发任务执行完，而队列组我们可以用于等待不同队列中的任务执行完时成时再执行某一操作，直接上代码：

//GCD队列组，当我们需要等两个耗时操作完成时再回到指定队列工作时，我们可以使用GCD队列组
    dispatch_group_t gcdGroup = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t serQueue = dispatch_queue_create("com.luqiuan", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //serQueue队列中的任务1
    dispatch_group_async(gcdGroup, serQueue, ^{
        NSLog(@"第一个耗时操作");
        sleep(3);
    });
    //全局队列中的任务2
    dispatch_group_async(gcdGroup, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        sleep(2);
        NSLog(@"第二个耗时操作");
        sleep(3);
    });
    //任务1和任务2都完成时，回到主线程执行
    dispatch_group_notify(gcdGroup, dispatch_get_main_queue()   , ^{
        NSLog(@"回到主线程");
    });

5、GCD设置上下文和清理函数

//设置上下文
void dispatch_set_context(dispatch_object_t object, void *context);
//获取上下文
void *dispatch_get_context(dispatch_object_t object);
//清理函数，当 queue 的引用计数到达 0 时执行清理函数
void dispatch_set_finalizer_f(dispatch_object_t object,dispatch_function_t finalizer);

代码

// 当 queue 的引用计数到达 0 时执行清理函数
void finalizerFunction(void *context) {
    char *theData = (char *)context;
    printf("myFinalizerFunction - data = %s\n", theData);
    // 具体清理细节可以另写一个函数
    myCleanUpDataContextFunction(theData);
}

// 具体清理细节
void myCleanUpDataContextFunction(char *data) {
    printf("myCleanUpDataContextFunction - data = %s\n", data);
}

dispatch_queue_t createQueue(){
    
    char *data = "我是一个字符串";
    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.luqiuan", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    if (serialQueue) {
        dispatch_set_context(serialQueue, data);
        dispatch_set_finalizer_f(serialQueue, &finalizerFunction);
    }
    return serialQueue;
}

void main(){
    dispatch_queue_t serialQueue = createQueue();
    char *name = dispatch_get_context(serialQueue); 
    NSLog(@"==%@",[NSString stringWithCString:name encoding:NSUTF8StringEncoding]);
}