iOS底层探索之多线程(十一)—GCD源码分析(调度组)

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在上篇博客已经对GCD的信号量做了一个介绍和举例应用，还有对底层源码的分析，那么本篇博客 看苹果工程师，如何巧妙封装调度组，看完底层源码直呼好家伙，真是妙啊！！！

多线程

iOS底层探索之多线程(一)—进程和线程

iOS底层探索之多线程(二)—线程和锁

iOS底层探索之多线程(三)—初识GCD

iOS底层探索之多线程(四)—GCD的队列

iOS底层探索之多线程(五)—GCD不同队列源码分析

iOS底层探索之多线程(六)—GCD源码分析(sync 同步函数、async 异步函数)

iOS底层探索之多线程(七)—GCD源码分析(死锁的原因)

iOS底层探索之多线程(八)—GCD源码分析(函数的同步性、异步性、单例)

iOS底层探索之多线程(九)—GCD源码分析(栅栏函数)

iOS底层探索之多线程(十)—GCD源码分析( 信号量)

1. 调度组

1.1 调度组介绍

调度组最直接的作用就是控制任务的执行顺序

• dispatch_group_create ：创建调度组组
• dispatch_group_async：进组的任务 执行
• dispatch_group_notify ：进组任务执行完毕的通知
• dispatch_group_wait： 进组任务执行等待时间
• dispatch_group_enter ：任务进组
• dispatch_group leave ：任务出组

1.2 调度组举例

下面举个调度组的应用举例

给图片添加水印，有两张水印照片需要网络请求，水印照片请求，完成之后，再添加到本地图片上面显示！

//创建调度组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    // 水印 1
    dispatch_group_async(group , queue, ^{
        NSString *logoStr1 = @"https://thirdqq.qlogo.cn/g?b=sdk&k=zeIp1PmCE6jff6BGSbjicKQ&s=140&t=1556562300";
        NSData *data1 = [NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:logoStr1]];
        UIImage *image1 = [UIImage imageWithData:data1];
        [self.mArray addObject:image1];
    });
    // 水印 1
    dispatch_group_async(group , queue, ^{
        NSString *logoStr2 = @"https://thirdwx.qlogo.cn/mmopen/vi_32/Q0j4TwGTfTJKuHEuLLyYK0Rbw9s9G8jpcnMzQCNsuYJRIRjCvltH6NibibtP73EkxXPR9RaWGHvmHT5n69wpKV2w/132";
        NSData *data2 = [NSData dataWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:logoStr2]];
        UIImage *image2 = [UIImage imageWithData:data2];
        [self.mArray addObject:image2];
    });
    // 水印请求完成
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        UIImage *newImage = nil;
        NSLog(@"请求完毕，添加水印");
        for (int i = 0; i<self.mArray.count; i++) {
            UIImage *waterImage = self.mArray[i];
            newImage =[JP_ImageTool jp_WaterImageWithWaterImage:waterImage backImage:newImage waterImageRect:CGRectMake(20, 100*(i+1), 120, 60)];
        }
        self.imageView.image = newImage;

    });

• 添加水印前

模拟器运行结果—添加水印前

• 添加水印后

模拟器运行结果—添加水印后
当组内的任务全部执行完成了，dispatch_group_notify会通知，任务已经完成了，内部添加水印的工作可以开始了！

上面的例子还可以使用dispatch_group_enter 和dispatch_group leave 搭配使用，如下：

进组和出组搭配使用.gif

从上面的两个例子代码可以发现，dispatch_group_async相当于是dispatch_group_enter + dispatch_group leave 的作用！

注意：dispatch_group_enter 和dispatch_group leave 搭配使用，但是顺序不能反，否则会奔溃，如下:

奔溃截图
dispatch_group_enter 和dispatch_group leave 搭配使用，除了顺序不发，个数也得保持一致，人家是出入成双成对，你不能把它们分开，否则也会罢工或者奔溃的！

• dispatch_group_enter进组不出组情况

进组不出组情况

dispatch_group_enter进组不出组，那么dispatch_group_notify就不会收到任务执行完成的通知，dispatch_group_notify内的任务就执行不了

• 不进组就出组 dispatch_group leave 情况

不进组就出组

不进组就出组，程序会奔溃，都没有任务进去，你去出去，出个锤子哦！😢

• dispatch_group_wait等待 举例

dispatch_group_wait举例
dispatch_group_wait有点栅栏的感觉，堵住了组里面前面的任务，但是并没有阻塞主线程。那么再看看下面这个例子 dispatch_group_wait举例

• 这里使用了dispatch_group_wait进行等待
• dispatch_group_wait函数会一直等到前面group中的任务执行完，再执行下面代码，但会产生阻塞线程的问题，导致了主线程中的任务5不能正常运行，直到任务组的任务完成才能被调用。

思考：

1. 那么调度组是如何工作，为什么可以调度任务呢？
2. dispatch_group_enter进组和dispatch_group_leave出组为什么能够起到与调度组dispatch_group_async一样的效果呢?

现在去看看源码寻找答案！

2. 调度组源码分析

2.1 dispatch_group_create

• dispatch_group_create

dispatch_group_t
dispatch_group_create(void)
{
    return _dispatch_group_create_with_count(0);
}

创建调度组会调用_dispatch_group_create_with_count方法，并默认传入0

• _dispatch_group_create_with_count

static inline dispatch_group_t
_dispatch_group_create_with_count(uint32_t n)
{
    dispatch_group_t dg = _dispatch_object_alloc(DISPATCH_VTABLE(group),
            sizeof(struct dispatch_group_s));
    dg->do_next = DISPATCH_OBJECT_LISTLESS;
    dg->do_targetq = _dispatch_get_default_queue(false);
    if (n) {
        os_atomic_store2o(dg, dg_bits,
                (uint32_t)-n * DISPATCH_GROUP_VALUE_INTERVAL, relaxed);
        os_atomic_store2o(dg, do_ref_cnt, 1, relaxed); // <rdar://22318411>
    }
    return dg;
}

_dispatch_group_create_with_count方法里面通过os_atomic_store2o来把传入的 n进行保存，这里的写法和信号量很像(如下图)，是模仿的信号量的写法自己写了一个，但并不是调度组底层是使用信号量实现的。

dispatch_semaphore_create

2.2 dispatch_group_enter

• dispatch_group_enter

dispatch_group_enter
通过os_atomic_sub_orig2o会进行0的减减操作，此时的old_bits等于-1。

2.3 dispatch_group_leave

• dispatch_group_leave

dispatch_group_leave
这里通过os_atomic_add_orig2o把-1加加操作，old_state就等于0，0 & DISPATCH_GROUP_VALUE_MASK的结果依然等于0，也就是old_value等于0。DISPATCH_GROUP_VALUE_1的定义如下代码：
DISPATCH_GROUP_VALUE_1
从代码中可以看出old_value是不等于DISPATCH_GROUP_VALUE_MASK的，所以代码会执行到外面的if中去，并调用_dispatch_group_wake方法进行唤醒，唤醒的就是dispatch_group_notify方法。

也就是说，如果不调用dispatch_group_leave方法，也就不会唤醒dispatch_group_notify，下面的流程也就不会执行了。

2.4 dispatch_group_notify

• dispatch_group_notify

dispatch_group_notify
在old_state等于0的情况下，才会去唤醒相关的同步或者异步函数的执行，也就是block里面的执行，就是调用同步、异步的那个callout执行。

• 在dispatch_group_leave分析中，我们已经得到old_state结果等于0
• 所以这里也就解释了dispatch_group_enter和dispatch_group_leave为什么要配合起来使用的原因，通过信号量的控制，避免异步的影响，能够及时唤醒并调用dispatch_group_notify方法
• 在dispatch_group_leave里面也有调用_dispatch_group_wake方法，这是因为异步的执行，任务是执行耗时的，有可能dispatch_group_leave这行代码还没有走，就先走了dispatch_group_notify方法，但这时候dispatch_group_notify方法里面的任务并不会执行，只是把任务添加到 group
• 它会等dispatch_group_leave执行了被唤醒才执行，这样就保证了异步时，dispatch_group_notify里面的任务不丢弃，可以正常执行。如下图所示：
  示意图
• 当执行任务 2的时候，是耗时任务(sleep(5)模拟耗时)，异步不会堵塞，会执行后面的代码，就是图中①，dispatch_group_notify里面的任务会包装起来，进group
• 包装完成，异步执行完，这时候就走 ②了，又回到dispatch_group_leave处去执行了，这时候就可以通过 group 拿到任务 4，直接去调用_dispatch_group_wake把任务 4唤醒执行了。

• 这一波是非常的细节，苹果工程师真是秒啊！

  
  苹果工程师牛逼

2.5 dispatch_group_async

猜想：dispatch_group_async里面应该是封装了dispatch_group_enter和dispatch_group_leave，所以才能起到一样的作业效果！

• dispatch_group_async

dispatch_group_async

dispatch_continuation_t的处理，也就是任务的包装处理，还做了一些标记处理，最后走_dispatch_continuation_group_async

• _dispatch_continuation_group_async

_dispatch_continuation_group_async
靓仔！看到没有，和猜想的是一样的，内部果然封装了dispatch_group_enter方法，向组中添加任务时，就调用了dispatch_group_enter方法，将信号量0变成了-1。那么现在去找下dispatch_group_leave的在哪里！继续跟踪流程。。。

• _dispatch_continuation_async

_dispatch_continuation_async
这一波又是非常的熟悉了，这个dx_push我们都已经非常熟悉了，异步、同步的时候经常见这个方法，这里就不再赘述了（传送门)，会调用_dispatch_root_queue_push -- > _dispatch_root_queue_push_inline -- > _dispatch_root_queue_poke -- > _dispatch_root_queue_poke_slow -- > _dispatch_root_queues_init -- > _dispatch_root_queues_init_once -- > _dispatch_worker_thread2 -- > _dispatch_root_queue_drain
_dispatch_root_queue_drain
然后_dispatch_root_queue_drain -- > _dispatch_continuation_pop_inline -- > _dispatch_continuation_with_group_invoke _dispatch_continuation_with_group_invoke

长舒一口气，哎呀我的妈呀！终于把流程跟踪完成了😅

在最后_dispatch_continuation_with_group_invoke里面我们找到了出组的方法dispatch_group_leave
在这里完成_dispatch_client_callout函数调用，紧接着调用dispatch_group_leave方法，将信号量由-1变成了0。

至此完成闭环，完整的分析了调度组、进组、出组、通知的底层原理和关系。

此处应该有掌声，45 度仰望天花板，我这该死无处安放的魅力！

鼓掌，好，好，好 ！

3. 总结

• 调度组最直接的作用就是控制任务的执行顺序

• dispatch_group_notify ：进组任务执行完毕的通知

• dispatch_group_wait函数会一直等到前面group中的任务执行完，后面的才可以执行

• dispatch_group_enter 和dispatch_group leave 成对使用

• dispatch_group_async内部封装了dispatch_group_enter 和dispatch_group leave 的使用

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