iOS开发-多线程GCD的介绍和使用

今天给同学讲解一下强大的GCD(Grand Central Dispatch) 可译为"牛逼的中枢调度器"来实现多线程的技术那么废话不多说直接上代码~

• 什么是GCD?
• 任务和队列
• 执行任务
• 队列的类型
• 容易混淆的术语
• 并发队列
• 串行队列
• 各种队列的执行效果
• 线程间通信示例
• 延时执行
• 一次性代码
• 队列组
• 快速迭代apply
• barrier的使用
• 具体实例代码请看下篇博文～非常感谢！

什么是GCD

• 全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”

• 纯C语言，提供了非常多强大的函数

• GCD的优势

  • GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
  • GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）
  • GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）
  • 程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码

任务和队列

• GCD中有2个核心概念
  任务：执行什么操作
  队列：用来存放任务

• GCD的使用就2个步骤

  • 定制任务
    确定想做的事情

  • 将任务添加到队列中
    GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行
    任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

执行任务

• GCD中有2个用来执行任务的函数

  • 用同步的方式执行任务
    dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
    queue：队列
    block：任务

  • 用异步的方式执行任务
    dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

• 同步和异步的区别
  同步：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：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

队列的类型

• GCD的队列可以分为2大类型

  • 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）

容易混淆的术语

• 有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行

  • 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程

    • 同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
    • 异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

  • 并发和串行主要影响：任务的执行方式

    • 并发：多个任务并发（同时）执行
    • 串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

并发队列

GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，不需要手动创建
使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 队列的优先级
unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); // 获得全局并发队列

全局并发队列的优先级
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认（中）
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

串行队列

GCD中获得串行队列有2种途径
使用dispatch_queue_create函数创建串行队列
dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称 
dispatch_queue_attr_t attr); // 队列属性，一般用NULL即可
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cn.itcast.queue", NULL); // 创建
dispatch_release(queue); // 非ARC需要释放手动创建的队列

使用主队列（跟主线程相关联的队列）
主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
使用dispatch_get_main_queue()获得主队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

各种队列的执行效果

各种队列的执行效果

线程间通信示例

从子线程回到主线程
dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

延时执行

iOS常见的延时执行有2种方式
调用NSObject的方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0f repeats:NO block:^(NSTimer * _Nonnull timer) {
    [self run];
}];
    
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0f target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:NO];

使用GCD函数
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后异步执行这里的代码...
    
});

一次性代码

使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
});

队列组

有这么1种需求
首先：分别异步执行2个耗时的操作
其次：等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

如果想要快速高效地实现上述需求，可以考虑用队列组
dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
});

快速迭代apply

/**
 * 快速迭代
 */
- (void)apply
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    
    NSString *from = @"/Users/zhouzhao/Desktop/From";
    NSString *to = @"/Users/zhouzhao/Desktop/To";
    
    NSFileManager *mgr = [NSFileManager defaultManager];
    NSArray *subpaths = [mgr subpathsAtPath:from];
    
    dispatch_apply(subpaths.count, queue, ^(size_t index) {
        NSString *subpath = subpaths[index];
        NSString *fromFullpath = [from stringByAppendingPathComponent:subpath];
        NSString *toFullpath = [to stringByAppendingPathComponent:subpath];
        
        // 剪切
        [mgr moveItemAtPath:fromFullpath toPath:toFullpath error:nil];
        
#warning - 有的主线程中进行有的则在子线程中进行
        NSLog(@"%@---%@", [NSThread currentThread], subpath);
    });
}

/**
 * 传统文件剪切
 */
- (void)moveFile
{
    NSString *from = @"/Users/zhouzhao/Desktop/From";
    NSString *to = @"/Users/zhouzhao/Desktop/To";
    
    NSFileManager *mgr = [NSFileManager defaultManager];
    NSArray *subpaths = [mgr subpathsAtPath:from];
    
    for (NSString *subpath in subpaths) {
        NSString *fromFullpath = [from stringByAppendingPathComponent:subpath];
        NSString *toFullpath = [to stringByAppendingPathComponent:subpath];
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
            // 剪切
            [mgr moveItemAtPath:fromFullpath toPath:toFullpath error:nil];
            
            NSLog(@"%@---%@", [NSThread currentThread], subpath);
        });
    }
}

barrier的使用

/**
 *  栅栏
 */
- (void)barrier
{
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("12312312", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----1-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        NSLog(@"----barrier-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"----4-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
}