GCD整理（一）

作者: 37b32340bcbc | 来源:发表于2017-03-02 09:43 被阅读0次

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整理一篇关于GCD的文章，自己以后要复习的时候也方便。

GCD（Grand Center Dispatch）异步执行任务的技术之一，XNU内核级实现，性能方面毋庸置疑。需要结合block使用，另外GCD是基于C的API，语法上与OC不同。

dispatch_async(queue, ^{
    /*
     执行的操作
     */
});

把上面这段代码翻译成人话：在名为“queue”的队列中异步(async)执行一个任务(block)。使用GCD通常的操作就是通过dispatch_async等函数，在block里面写好想要执行的代码，然后追加到操作队列(Dispatch Queue)中。Dispatch Queue按照追加顺序(FIFO)执行处理。

目录
1、Dispatch Queue
2、同步(sync)和异步(async)
3、死锁
4、主队列和全局队列
5、dispatch_set_target_queue

Dispatch Queue

Dispatch Queue有两种，一种是等待正在进行任务的串行队列(Serial Dispatch Queue)，一种是不等待正在执行任务的并发队列(Concurrent Dispatch Queue)。

创建一个串行队列，异步执行一些操作：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("squeue", NULL);
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"1");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"2");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"3");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"4");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"5");
});

执行结果如下

串行队列执行结果.png

可以看到数字在队列中是按顺序输出的(不要在意工程名)。因为串行队列只使用一个线程，任务只能按顺序一个一个执行。

再把代码换成并发队列执行：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"1");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"2");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"3");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"4");
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"5");
});

并发队列执行结果.png

并发队列不会等待执行中的任务结束就会开始下一个任务，因为任务会被分配在多个线程中执行，并发处理的任务数量由当前系统的状态决定(Dispatch Queue中的处理数，CPU核数，CPU负荷等)。所谓并发队列，也就是多个线程同时处理多个任务。

一个并发队列使用的线程数量有XNU内核管理，但是使用串行队列时一个队列只对应一个线程，也就意味着创建1000个串行队列就会生成1000个线程，太多的线程会造成内存的大量消耗和频繁的上下文切换，直接影响到系统性能。所以应该尽量控制串行队列的数量，避免大量的创建。

上面代码中使用到的API：

dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr); 生成一个队列，参数1：队列的名称。参数2：队列的类型(DISPATCH_QUEUE_SERIAL/DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT，前者串行后者并发同时前者可以用NULL代替)。
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); 在队列中异步执行一个任务，参数1：队列。参数2：任务。

同步(sync)和异步(async)

异步意味着任务被追加到队列中后不做等待直接返回，与之对应的同步则会等待任务执行完成才会返回。

对比在串行和并发另种队列里面同步执行任务，观察运行结果：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"1:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"2:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"3:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"4:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"5:%@", [NSThread currentThread]);
});

并发队列同步执行.png

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("squeue", NULL);
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"1:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"2:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"3:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"4:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"5:%@", [NSThread currentThread]);
});

串行队列同步执行.png

可以看到并没有什么差别，任务都会在主线程执行。至于为什么会在主线程执行而不是另外开辟线程，文档中提到了一句话：

As an optimization, this function invokes the block on the current thread when possible. (作为优化处理，sync方法调用的block会尽可能在当前线程执行。)

另外与dispatch_sync函数有关的死锁会在后面提到。

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("squeue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"1:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"2:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"3:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"4:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"5:%@", [NSThread currentThread]);
});

并发队列异步执行.png

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("squeue", NULL);
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"1:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"2:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"3:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"4:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"5:%@", [NSThread currentThread]);
});

串行队列异步执行.png

在这里区别就很明显了，并发队列中异步执行会把任务分配在不同的线程进行处理，串行队列只开辟一个线程来这行所有任务。

死锁

既然提到了同步，就必须要涉及死锁。根据官方文档对于dispatch_sync的描述，判断是否会发生死锁的方法很简单：

Calling this function and targeting the current queue results in deadlock. (当前队列是该方法的目标队列时会导致死锁)

看下面的一段代码：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
});

很明显这段代码死锁了，套用上面那句话，dispatch_sync函数在程序主队列执行，dispatch_sync函数的目标队列同样设置成了主队列，所以死锁了。

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("squeue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(queue, ^{
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
});

上面这段代码中把程序主队列换成了自行创建的一条串行队列，程序正常执行了。依旧套用文档的那段描述，dispatch_sync函数被执行在主队列中，他的目标队列是名为“squeue”的一条串行队列，并不是主队列，所以不会发生死锁。

再看个复杂点的：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("squeue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"%@", [NSThread currentThread]);
    });
});

首先创建一条串行队列，然后主队列执行dispatch_async函数，系统开辟了一条线程来执行外层block。block内部还有一个dispatch_sync同步函数，执行这个函数的队列是我们创建的“squeue”串行队列，而函数的目标队列同样是“squeue”队列，所以死锁了。

这里列举的三种简单的，其他情况都可以套用上面的那句话去判断是否有死锁发生。

这里只描述了死锁的判断，下面分析一下死锁发生的原理。比如下面一段代码：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
NSLog(@"1"); // 任务1
dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"2"); // 任务2
    dispatch_sync(queue, ^{//**
        NSLog(@"3"); // 任务3
    });
    NSLog(@"4"); // 任务4
});
NSLog(@"5"); // 任务5

很多人对这段代码的解释是，因为在queue队列中由于FIFO原则任务4先于任务3加入队列，而任务三又需要同步执行，造成了两个任务互相等待，所以发生了死锁。其实这里死锁的发生和任务4没多大关系，因为当任务4被注释掉之后死锁依旧会发生。

在上面代码中，串行队列queue会执行到*号标记的dispatch_sync函数，随后将它的block(任务3)加入队列。因为是串行队列，block(任务3)要在dispatch_sync函数完成后才能被执行，而dispatch_sync函数要等block(任务3)执行完成才能结束。二者互相等待导致了死锁。

上面代码中用到的API

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); 在队列中同步执行任务。参数1：队列。参数2：任务。
dispatch_get_main_queue(void); 获取主队列。

主队列和全局队列

主队列就意味着是在主线程中执行的队列，因为主线程只有一个，所以主队列必然是一个串行队列。调用方式：

dispatch_get_main_queue()

系统还提供了全局队列供我们使用，全局队列都是并发队列，分为四个优先级：

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND

获取方式：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

参数1：指定优先级。参数2：Flags that are reserved for future use. Always specify 0 for this parameter.(保留参数，始终将其指定为0)。

dispatch_set_target_queue

调用全局队列可以设置优先级，自己生成的队列自然也可以，当然dispatch_set_target_queue函数的作用不仅如此。设置队列优先级：

dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_set_target_queue(queue, globalQueue);

dispatch_set_target_queue参数1：需要设置优先级的队列。参数2：参照的目标队列。

dispatch_set_target_queue还可以变更队列内任务执行的目标队列，比如下面这样：

dispatch_queue_t queue0 = dispatch_queue_create("queue0", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("queue1", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("queue2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("queue3", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_queue_t queue4 = dispatch_queue_create("queue4", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

dispatch_set_target_queue(queue1, queue0);
dispatch_set_target_queue(queue2, queue0);
dispatch_set_target_queue(queue3, queue0);
dispatch_set_target_queue(queue4, queue0);

dispatch_async(queue1, ^{
    NSLog(@"1:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue2, ^{
    NSLog(@"2:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue3, ^{
    NSLog(@"3:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue4, ^{
    NSLog(@"4:%@", [NSThread currentThread]);
});

运行结果.png

可以看到所有的并发队列异步执行的任务都被放在同一个线程里按顺序执行。

有一个用途，是将用户队列的目标定为main queue。这会导致所有提交到该用户队列的block在主线程中执行。这样做来替代直接在主线程中执行代码的好处在于，我们的用户队列可以单独地被挂起和恢复，还可以被重定目标至一个全局队列，然后所有的block会变成在全局队列上执行（只要你确保你的代码离开主线程不会有问题）。参考链接

GCD整理(二)