iOS多线程之GCD

作者: Rxiaobing | 来源:发表于2017-11-10 15:31 被阅读644次

多线程相关概念

进程与线程

进程概念：进程是程序在计算机上的一次执行活动，打开一个app，就开启了一个进程，可包含多个线程。
线程概念：独立执行的代码段，一个线程同时间只能执行一个任务，反之多线程并发就可以在同一时间执行多个任务。
iOS程序中，主线程（又叫作UI线程）主要任务是处理UI事件，显示和刷新UI，（只有主线程有直接修改UI的能力）耗时的操作放在子线程（又叫作后台线程、异步线程）。在iOS中开子线程去处理耗时的操作，可以有效提高程序的执行效率，提高资源利用率。但是开启线程会占用一定的内存，（主线程的堆栈大小是1M，第二个线程开始都是512KB，并且该值不能通过编译器开关或线程API函数来更改）降低程序的性能。所以一般不要同时开很多线程。

线程相关

同步线程：同步线程会阻塞当前线程去执行线程内的任务，执行完之后才会反回当前线程。
异步线程：异步线程不会阻塞当前线程，会开启其他线程去执行线程内的任务。
串行队列：线程任务按先后顺序逐个执行（需要等待队列里面前面的任务执行完之后再执行新的任务）。
并发队列：多个任务按添加顺序一起开始执行（不用等待前面的任务执行完再执行新的任务），但是添加间隔往往忽略不计，所以看着像是一起执行的。
并发VS并行：并行是基于多核设备的，并行一定是并发，并发不一定是并行。

多线程中会出现的问题

Critical Section（临界代码段）
指的是不能同时被两个线程访问的代码段，比如一个变量，被并发进程访问后可能会改变变量值，造成数据污染（数据共享问题）。
Race Condition (竞态条件)
当多个线程同时访问共享的数据时，会发生争用情形，第一个线程读取改变了一个变量的值，第二个线程也读取改变了这个变量的值，两个线程同时操作了该变量，此时他们会发生竞争来看哪个线程会最后写入这个变量，最后被写入的值将会被保留下来。
Deadlock (死锁)
两个（多个）线程都要等待对方完成某个操作才能进行下一步，这时就会发生死锁。
Thread Safe（线程安全）
一段线程安全的代码（对象），可以同时被多个线程或并发的任务调度，不会产生问题，非线程安全的只能按次序被访问。
所有Mutable对象都是非线程安全的，所有Immutable对象都是线程安全的，使用Mutable对象，一定要用同步锁来同步访问（@synchronized）。
互斥锁：能够防止多线程抢夺造成的数据安全问题，但是需要消耗大量的资源
原子属性（atomic）加锁
atomic: 原子属性，为setter方法加锁，将属性以atomic的形式来声明，该属性变量就能支持互斥锁了。
nonatomic: 非原子属性，不会为setter方法加锁，声明为该属性的变量，客户端应尽量避免多线程争夺同一资源。
Context Switch （上下文切换）
当一个进程中有多个线程来回切换时，context switch用来记录执行状态，这样的进程和一般的多线程进程没有太大差别，但会产生一些额外的开销。

多线程编程技术的优缺点比较

NSThread (抽象层次：低)
优点：轻量级，简单易用，可以直接操作线程对象
缺点: 需要自己管理线程的生命周期，线程同步。线程同步对数据的加锁会有一定的系统开销。
Cocoa NSOperation (抽象层次：中)
优点：不需要关心线程管理，数据同步的事情，可以把精力放在学要执行的操作上。基于GCD，是对GCD 的封装，比GCD更加面向对象
缺点: NSOperation是个抽象类，使用它必须使用它的子类，可以实现它或者使用它定义好的两个子类NSInvocationOperation、NSBlockOperation.
GCD 全称Grand Center Dispatch (抽象层次：高)

优点：是 Apple 开发的一个多核编程的解决方法，简单易用，效率高，速度快，基于C语言，更底层更高效，并且不是Cocoa框架的一部分，自动管理线程生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）。
缺点: 使用GCD的场景如果很复杂，就有非常大的可能遇到死锁问题。

GCD抽象层次最高，使用也简单，因此，苹果也推荐使用GCD

GCD中的队列类型

GCD编程的核心就是dispatch队列，dispatch block的执行最终都会放进某个队列中去进行。

The main queue（主线程串行队列): 与主线程功能相同，提交至Main queue的任务会在主线程中执行，
Main queue 可以通过dispatch_get_main_queue()来获取。
Global queue（全局并发队列): 全局并发队列由整个进程共享，有高、中（默认）、低、后台四个优先级别。
Global queue 可以通过调用dispatch_get_global_queue函数来获取（可以设置优先级）
Custom queue (自定义队列): 可以为串行，也可以为并发。
Custom queue 可以通过dispatch_queue_create()来获取；
Group queue (队列组)：将多线程进行分组，最大的好处是可获知所有线程的完成情况。
Group queue 可以通过调用dispatch_group_create()来获取，通过dispatch_group_notify,可以直接监听组里所有线程完成情况。

重点来了哈

GCD在项目中的实际应用

GCD在项目中的实际应用（一定要说够三遍！！！）

以下请求以afn为例

场景一

个页面多个网络请求，并且多个请求同时执行，都执行完成以后进行数据操作
实现方式1：dipatch_group

AFHTTPSessionManager *MANAGER = [AFHTTPSessionManager manager];
    dispatch_group_enter(self.group);
    [MANAGER POST:@"" parameters:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nonnull responseObject) {
        dispatch_group_leave(self.group);
    } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
        dispatch_group_leave(self.group);
    }];

    dispatch_group_enter(self.group);
    [MANAGER POST:@"" parameters:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nonnull responseObject) {
        dispatch_group_leave(self.group);
    } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
        dispatch_group_leave(self.group);
    }];
    dispatch_group_notify(self.group, self.chquue, ^{
        NSLog(@"11111");
    });

其他类似代码实现相同效果

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t conQueue = dispatch_queue_create("fsfsdfsf2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_queue_t seQueue = dispatch_queue_create("asdsadasdasda", NULL);
    dispatch_queue_t seQueue1 = dispatch_queue_create("asdsadasasdadassda", NULL);
//
//
    
    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_async(conQueue, ^{
        sleep(6);
        NSLog(@"111111");
        dispatch_group_leave(group);
    });
    
    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_async(seQueue, ^{
        sleep(2);
        NSLog(@"222222");
        dispatch_group_leave(group);
    });
    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_async(seQueue1, ^{
        sleep(4);
        NSLog(@"33333");
        dispatch_group_leave(group);
    });
//
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"444444");
    });
//
    NSLog(@"hhahahaha");

其中的队列可以是不同的队列，只要group是同一个，都会得到最后执行notify代码的效果，如果是同一个串行队列，则会按照1-2-3-4的顺序串行执行以上4个任务

实现方式2：dispatch_semaphore

dispatch_async(self.chquue, ^{
        dispatch_semaphore_t SEM = dispatch_semaphore_create(0);
        AFHTTPSessionManager *MANAGER = [AFHTTPSessionManager manager];
        
        [MANAGER POST:@"" parameters:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nonnull responseObject) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM);
        } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM);
        }];
        
        dispatch_semaphore_t SEM2 = dispatch_semaphore_create(0);
        [MANAGER POST:@"" parameters:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nonnull responseObject) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM2);
        } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM2);
        }];
        dispatch_semaphore_wait(SEM, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        dispatch_semaphore_wait(SEM2, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        
        NSLog(@"hahaha");
    });
    NSLog(@"hello");

此处为什么要套一个dispatch_ASYNC呢？这样做是为了防止阻塞主线程的任务执行！

场景二

一个页面多个网络请求，并且多个请求串执行，下一个请求需要等待上一个的请求结果才能继续请求
实现方式1：dipatch_group，如何使用group的方式来实现这个需求，欢迎大神提出意见
实现方式2：dispatch_semaphore

dispatch_async(self.chquue, ^{
        dispatch_semaphore_t SEM = dispatch_semaphore_create(0);
        AFHTTPSessionManager *MANAGER = [AFHTTPSessionManager manager];
        
        [MANAGER POST:@"" parameters:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nonnull responseObject) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM);
        } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM);
        }];
        
       dispatch_semaphore_wait(SEM, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        [MANAGER POST:@"" parameters:nil success:^(NSURLSessionDataTask * _Nonnull task, id  _Nonnull responseObject) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM);
        } failure:^(NSURLSessionDataTask * _Nullable task, NSError * _Nonnull error) {
            dispatch_semaphore_signal(SEM);
        }];
        dispatch_semaphore_wait(SEM, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        
        NSLog(@"hahaha");
    });
    NSLog(@"hello");

这段代码的关键点是只使用一个sem来实现串行执行异步任务

当然如果哪位大神有更好的实现方式欢迎指点！！

场景三

死锁

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.dullgrass.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  dispatch_sync(serialQueue, ^{
      NSLog(@"会执行的代码");
      //当嵌套的这个任务是同步且在串行队列中执行时，就会造成死锁
      dispatch_sync(serialQueue, ^{
          NSLog(@"代码不执行");
      });
  });

关于dispatc_group

dispatch_enter和dispatch_leave要成对出现，否则奔溃。

补充

关于dispatch_set_target_queue

场景一

使用dispatch_set_target_queue更改Dispatch Queue的执行优先级
dispatch_queue_create函数生成的DisPatch Queue不管是Serial DisPatch Queue还是Concurrent Dispatch Queue,执行的优先级都与默认优先级的Global Dispatch queue相同,如果需要变更生成的Dispatch Queue的执行优先级则需要使用dispatch_set_target_queue函数

- (void)testTeagerQueue1 {
2     dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.oukavip.www",NULL);
3     dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND,0);
4     
5     dispatch_set_target_queue(serialQueue, globalQueue);
6     // 第一个参数为要设置优先级的queue,第二个参数是参照物，既将第一个queue的优先级和第二个queue的优先级设置一样。
7 }

场景二

使用dispatch_set_target_queue将多个串行的queue指定到了同一目标，那么着多个串行queue在目标queue上就是同步执行的，不再是并行执行。

- (void)testTargetQueue {
  //1.创建目标队列
  dispatch_queue_t targetQueue = dispatch_queue_create("test.target.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  
  //2.创建3个串行队列
  dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("test.1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("test.2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("test.3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
  
  //3.将3个串行队列分别添加到目标队列
  dispatch_set_target_queue(queue1, targetQueue);
  dispatch_set_target_queue(queue2, targetQueue);
  dispatch_set_target_queue(queue3, targetQueue);
  
  
  dispatch_async(queue1, ^{
      NSLog(@"1 in");
      [NSThread sleepForTimeInterval:3.f];
      NSLog(@"1 out");
  });
  
  dispatch_async(queue2, ^{
      NSLog(@"2 in");
      [NSThread sleepForTimeInterval:2.f];
      NSLog(@"2 out");
  });
  dispatch_async(queue3, ^{
      NSLog(@"3 in");
      [NSThread sleepForTimeInterval:1.f];
      NSLog(@"3 out");
  });
}

以上是我在工作中遇到的关于gcd的一些总结，欢迎各路大神补充，共同进步！！如果您看过文章觉得用得上，请给个赞谢谢！

iOS多线程之GCD

多线程相关概念

进程与线程

线程相关

多线程中会出现的问题

多线程编程技术的优缺点比较

重点来了哈

GCD在项目中的实际应用

GCD在项目中的实际应用

GCD在项目中的实际应用（一定要说够三遍！！！）

场景一

其中的队列可以是不同的队列，只要group是同一个，都会得到最后执行notify代码的效果，如果是同一个串行队列，则会按照1-2-3-4的顺序串行执行以上4个任务

此处为什么要套一个dispatch_ASYNC呢？这样做是为了防止阻塞主线程的任务执行！

场景二

这段代码的关键点是只使用一个sem来实现串行执行异步任务

场景三

关于dispatc_group

补充

关于dispatch_set_target_queue

场景一

场景二

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