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GCD死锁解析及相关API

GCD死锁解析及相关API

作者: Jacob6666 | 来源:发表于2020-10-18 19:24 被阅读0次

    前情提要

    GCD极大地简化了平时开发中处理多线程问题的难度,但有时会遇上死锁,导致各种各样的问题,本文用简短的,通俗易懂的方式,与大家一起讨论如何分析死锁,了解了形成死锁的根本原因,问题也就迎刃而解。

    正文内容

    1. GCD

    • GCD(Grand Central Dispatch):是异步执行任务的技术之一。一般将应用程序中记述的线程管理用的代码在系统级中实现。开发者只需定义想执行的任务并追加到适当的Dispatch Queue中,GCD就能生成必要的线程并执行任务。由于线程管理是作为系统的一部分来实现的,因此可统一管理,也可执行任务,这样就比以前的线程更有效率。
    • 线程:1个CPU执行的CPU命令列为一条无分叉路径,这条执行路径就是一个线程。
    • 多线程编程的问题:多个线程更新相同的资源会导致数据的不一致(数据竞争),停止等待时间的线程会导致多个线程互相持续等待(死锁),使用太多线程会消耗大量内存(频繁的上下文切换)。

    2. GCD的API:

    • dispatch_async(queue ^...block):将指定的Block非同步地追加到指定的Dispatch Queue中,dispatch_async函数不做任何的等待。
      queue是执行处理的等待队列,编程人员把想要执行的处理记述在Block中,并追加到相应的queue中,queue按照FIFO执行处理。
      serial Dispatch Queue: 等待现在执行中处理结束。
      Concurrent Dispatch Queue: 不等待现在执行中处理结束。
    • dispatch_sync(queue ^...block):将指定的Block同步地追加到指定的Dispatch Queue中,在追加Block结束之前,dispatch_sync函数会一直等待。一旦调用dispatch_sync函数,那么在指定的处理执行结束之前,该函数不会返回。
    • dispatch_queue_create:用来生成queue,除了使用系统提供的main_queuegloble_queue之外,开发者自己createqueue要自己释放,使用dispatch_release
      main_queue是在主线程中执行的queue.追加到其中的处理,在主线程的Runloop中执行。
      globle_queue有四个优先级可以设置,但不保证实时性,执行的先后顺序只是大致判断。
    • dispatch_set_target_queue:变更生成的queue的执行优先级,可以用个这个函数实现。在必须将不可执行并行执行的处理,追加到多个serial dispatch queue中时,如果使用dispatch_set_target_queue函数将目标指定为某一个serial dispatch queue,即可防止处理并行执行。
    • dispatch_after:该函数并不是在指定时间后之后处理,而是在Block追加到队列后再执行,会有最慢1/60秒的延迟。
    • dispatch Group:在追加到Dispatch Queue中的多个处理全部结束后,想执行结束处理,就需要用到dispatch Group.由dispatch_group_notify配合,当追加到当前group中的处理全部执行后,dispatch_group_notify将它的block插入到Dispatch queue中并执行。也可以用dispatch_group_wait完成notify的任务。
    • dispatch_barrier_async:会等待追加到Concurrent Dispatch Queue上的并行执行的处理全部结束之后,再将指定的处理追加到该队列中,执行完毕后,再去执行Concurrent Dispatch Queue剩下的任务。可以实现高效率的数据库访问和文件访问。
    • dispatch_apply:是dispatch_sync函数和dispatch Group的关联API,该函数按指定的次数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等待全部处理执行结束。
    • dispatch_suspend/dispatch_resume:挂起和恢复,当前queueBlock的执行。
    • Dispatch Semaphore:更细力度的排他控制。
    • dispatch_once:保证在应用程序执行中只执行一次指定处理的API。
    • Dispatch I/O:读写文件。
    • Dispatch Source:它是BSD系内核惯有功能kqueue的包装,kqueueXNU内核中发生各种事件时,在应用程序编程方执行处理的技术。其CPU负荷很小。Dispatch Source可以处理:变量增加,变量OR,MACH端口发送,MACH端口接收,检测到进程相关的事件,可读取文件映像,接收信号,定时器,文件系统有变更,可写入文件映像。

    3.GCD中的死锁:

    强化几个概念:
    • dispatch_async:将指定的Block非同步地追加到指定的Dispatch Queue中,dispatch_async函数不做任何的等待。
    • dispatch_sync(queue ^...block):将指定的Block同步地追加到指定的Dispatch Queue中,在追加Block结束之前,dispatch_sync函数会一直等待。一旦调用dispatch_sync函数,那么在指定的处理执行结束之前,该函数不会返回。
    • serial Dispatch Queue: 等待现在执行中处理结束。
    • Concurrent Dispatch Queue: 不等待现在执行中处理结束。
    • main_queue:主线程,是serial的,但自己创建的serial Dispatch Queue并不是main_queue
    熟悉了这几个概念,分析死锁就没难度了。
        dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
        dispatch_sync(mainQueue, ^{NSLog(@"1");});
    

    mainQueue即为主线程,是一条serial Dispatch Queue,根据线程的定义,命令只能一条一条执行,不可以同时执行多条命令(因为执行ptr只有一个),而dispatch_sync(mainQueue, ^{NSLog(@"1");});要做的事,就是让主线程同时做两件事:1.执行dispatch_sync,将指定的Block同步地追加到主线程中,在追加Block结束之前,dispatch_sync函数会一直等待;2.执行主线程Block中的内容^{NSLog(@"1");},等待现在执行处理结束。结果互相等待造成死锁。如果我们将mainQueue换成自建的serialQueue就不会有这个问题,因为相当于两条线程,mainqueue中执行的是dispatch_sync的插入Block的操作,而执行Block的操作由我们自建的serialQueue搞定,所以就不存在死锁。

          dispatch_async(mainQueue, ^{
               NSLog(@"--1--");
           dispatch_sync(mainQueue, ^{
                NSLog(@"--2--");
            });});
    

    --1--会被打印出来,--2--不会被打印出来,死锁道理同1。

    dispatch_queue_t serialQueue1 = dispatch_queue_create("com.gcd.setTargetQueue2.serialQueue1", NULL);
    dispatch_async(serialQueue1, ^{
               NSLog(@"--1--");
           dispatch_sync(serialQueue1, ^{
                NSLog(@"--2--");
            });});
    

    这个仍然会死锁,道理同1,serialQueue1要同时处理两个问题,所以会死锁。--1--打印出来,--2--打印不出来。

    对于Concurrent Dispatch Queueglobel queue因为"不等待现在执行中处理结束",意味着它可以不做任何等待地执行下去,所以不会引发死锁。

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