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_queue
和globle_queue
之外,开发者自己create
的queue
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queue
中Block
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,kqueue
是XNU
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 Queue
或globel 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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