2017-07-29iOS开发
导语：在GCD的使用中，需要考虑控制最大并发数 和 线程同步这两个问题，本文主要介绍GCD中如何控制最大并发数 。
一、概述
1、GCD并发的困扰
在GCD中有两种队列，分别是串行队列和并发队列。在串行队列中，同一时间只有一个任务在执行，不能充分利用多核 CPU 的资源，效率较低。
并发队列可以分配多个线程，同时处理不同的任务；效率虽然提升了，但是多线程的并发是用时间片轮转方法实现的，线程创建、销毁、上下文切换等会消耗CPU 资源。
目前iPhone的处理器是多核（2个、4个），适当的并发可以提高效率，但是无节制地并发，如将大量任务不加思索就用并发队列来执行，这只会大量增加线程数，抢占CPU资源，甚至会挤占掉主线程的 CPU 资源（极端情况）。
此外，提交给并发队列的任务中，有些任务内部会有全局的锁（如 CoreText 绘制时的 CGFont 内部锁），会导致线程休眠、阻塞；一旦这类任务多，并发队列还需要创建新的线程来执行其他任务；这种情况下，线程数大量增加是避免不了的。
2、优雅的NSOperationQueue
NSOperationQueue是iOS提供的工作队列，开发者只需要将任务封装在NSOperation的子类（NSBlockOperation、NSInvocationOperation或自定义NSOperation子类）中，然后添加进NSOperationQueue队列，队列就会按照优先顺序及工作的从属依赖关系(如果有的话)组织执行。
NSOperationQueue中，已经考虑到了最大并发数的问题，并提供了maxConcurrentOperationCount属性设置最大并发数(该属性需要在任务添加到队列中之前进行设置)。maxConcurrentOperationCount默认值是-1；如果值设为0，那么不会执行任何任务；如果值设为1，那么该队列是串行的；如果大于1，那么是并行的。
NSOperationQueue *queue = [[NSOperationQueue alloc]init]；queue.maxConcurrentOperationCount = 2;//添加Operation任务...
第三方库如SDWebImage库和AFNetworking 中就是采用NSOperationQueue来控制最大并发数的。
说明：NSOperationQueue使用详见多线程编程3 - NSOperationQueue 和 NSOperation
3、我们该怎么办
GCD多线程方案很优秀，在iOS 4 与 MacOS X 10.6之后，NSOperationQueue的底层就是用GCD来实现的。
NSOperationQueue在控制最大并发数上的确很方便，但是GCD也提供了某些机制可以实现控制最大并发数的效果。
开发中NSOperationQueue和GCD都可以用，视场景而定（个人更喜欢用GCD）。
二、QSDispatchQueue方案
1、GCD的信号量机制(dispatch_semaphore）
信号量是一个整型值，有初始计数值；可以接收通知信号和等待信号。当信号量收到通知信号时，计数+1；当信号量收到等待信号时，计数-1；如果信号量为0，线程会被阻塞，直到信号量大于0，才会继续下去。
使用信号量机制可以实现线程的同步，也可以控制最大并发数。以下是如何控制最大并发数的代码。
dispatch_queue_t workConcurrentQueue = dispatch_queue_create(
"cccccccc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_queue_t serialQueue
= dispatch_queue_create("sssssssss",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch
_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(3);for (NSInteger
i = 0; i < 10; i++) { dispatch_async(serialQueue, ^{ dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER); dispatch_async(workConcurrentQueue, ^{ NSLog(@"thread-info:%@开始执行任务%d",[NSThread
currentThread],(int)i); sleep(1); NSLog(@"thread-info:%@结束执行任务%d",[NSThread
currentThread],(int)i); dispatch_semaphore_signal(semaphore);}); });}NSLog(@"主线程...!");
说明：从执行结果中可以看出，虽然将10个任务都异步加入了并发队列，但是信号量机制控制了最大线程并发数，始终是3个线程在执行任务。此外，这些任务也没有阻塞主线程。
2、QSDispatchQueue方案的实现
1）直接在代码中使用GCD的信号量，不够优雅，代码也很冗余；基于此，QSDispatchQueue方案出来了。(代码很简单，一共两个文件)
2）QSDispatchQueue方法声明如下：
//QSDispatchQueue.h@interface QSDispatchQueue : NSObject#pragma mark
- main queue + global queue/** 全局并发队列的最大并发数，默认4 */+ (QSDispatchQueue *)mainThreadQueue;+ (QSDispatchQueue *)defaultGlobalQueue;+ (QSDispatchQueue *)lowGlobalQueue;+ (QSDispatchQueue *)highGlobalQueue;+ (QSDispatchQueue *)backGroundGlobalQueue;#pragma mark -@property
(nonatomic,assign,readonly)NSUInteger concurrentCount;- (instancetype)init;/** 默认最大并发数是1 @param queue 并发队列 */- (instancetype)initWithQueue:(dispatch_queue_t)queue;/** @param queue 并发队列 @param concurrentCount 最大并发数，应大于1 */- (instancetype)initWithQueue:(dispatch_queue_t)queue
concurrentCount:(NSUInteger)concurrentCount;//同步-
(void)
sync:(dispatch_block_t)block;//异步- (void)async:
(dispatch
_block_t)block;@end
3、QSDispatchQueue方案的使用
dispatch_queue_t workConcurrentQueue = dispatch_queue_create(
"cccccccc",
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
QSDispatchQueue *queue = [[QSDispatchQueue alloc]initWithQueue:
workConcurrentQueue concurrentCount:3];for (NSInteger i = 0; i < 10;
i++) { [queue async:^{ NSLog(@"thread-info:%@开始执行任务%d",
[NSThread currentThread],(int)i); sleep(1); NSLog(@"thread-info:%@结束执行任务%d",
[NSThread currentThread],(int)i); }];}NSLog(@"主线程任务...");
执行结果如下图：
说明：从执行结果中来看，通过QSDispatchQueue方案也到达了最大线程并发数的目的。
使用QSDispatchQueue方案，代码更简洁，让开发者不用去时刻注意信号量的处理，只关注任务即可。
三、小结
在iOS开发中，我们常将耗时任务提交给GCD的并发队列，但是并发队列并不会去管理最大并发数，无限制提交任务给并发队列，会给性能带来问题。
YYKit组件中的YYDispatchQueuePool也能控制并发队列的并发数；其思路是为不同优先级创建和 CPU 数量相同的 serial queue，每次从 pool 中获取 queue 时，会轮询返回其中一个 queue。
QSDispatchQueue是使用信号量让并发队列中的任务并发数得到抑制；YYDispatchQueuePool是让一定数量的串行队列代替并发队列，避开了并发队列不好控制并发数的问题。
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