GCD

GCD

GCD简介

• Grand Central Dispatch中枢调度器
• 纯C语言的，提供了非常强大的函数
• 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)，充分利用设备的多核
  • 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)
  • github上面有源码

任务和队列

• GCD中的核心概念
• 任务：执行什么操作，需要用函数封装起来(同步函数|异步函数)
• 队列：用来存放任务的
• 使用步骤
  • 定制任务
    • 确定想要做的事情
  • 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
  • 同步
    • dispatch_sync(dispatch_queue_t queue,dispatch_block_t block)
    • 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
    • dispatch_asyn
    • 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
  • 并发队列
    • 可以让多个任务并发执行
    • 并发功能只有在异步函数下才有效
  • 串行队列
    • 让任务一个接着一个的执行
• 容易混淆的术语
  • 同步异步：能不能开启新的线程
    • 同步：只是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
  • 并发|串行：任务的执行方式
    • 并发：允许多个任务并发执行
    • 串行：一个任务执行完毕之后，再执行下一个任务

GCD基本使用

• 四种组合方式

• 异步函数+并发队列

  • 获得队列
    • dispatch_queue_t 结构体
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)创建
      • 第一个参数:C语言的字符串，给队列起一个名字（推荐写法：公司域名倒过来写，后面跟上作用）名字的作用：是用来调试的
      • 第二个参数:队列的类型，传一个宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封装任务并且把任务添加到队列中
    • dispatch_async(queue,任务)
      • 第一个参数：队列
      • 第二个参数：block可以封装一个任务
    • 封装任务
    • 把任务添加到队列中
  • 会开多条线程，所有的任务是并发执行的
  • 注意：使用GCD的时候，具体开几条线程，并不是由任务的数量来决定的，是由系统自动决定
    • 会看CPU的处理情况，线程是可以复用的

• 异步函数+串行队列

  • 获得队列
    • dispatch_queue_t 结构体
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_SERIAL)创建
      • 第一个参数:C语言的字符串，给队列起一个名字（推荐写法：公司域名倒过来写，后面跟上作用）
      • 第二个参数:队列的类型，传一个宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封装任务并且把任务添加到队列中
    • dispatch_async(queue,任务)
      • 第一个参数：队列
      • 第二个参数：block可以封装一个任务
    • 封装任务
    • 把任务添加到队列中
  • 会开启一条子线程，所有的任务都是串行执行的，需要等前一个任务执行完，后面的任务才会执行

• 同步函数+并行队列

  • 获得队列
    • dispatch_queue_t 结构体
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)创建
      • 第一个参数:C语言的字符串，给队列起一个名字（推荐写法：公司域名倒过来写，后面跟上作用）
      • 第二个参数:队列的类型，传一个宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封装任务并且把任务添加到队列中
    • dispatch_sync(queue,任务)
      • 第一个参数：队列
      • 第二个参数：block可以封装一个任务
    • 封装任务
    • 把任务添加到队列中
  • 不会开启新的线程，所有的任务都在当前线程中串行执行

• 同步函数+串行队列

  • 获得队列
    • dispatch_queue_t 结构体
    • dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_SERIALRENT)创建
      • 第一个参数:C语言的字符串，给队列起一个名字（推荐写法：公司域名倒过来写，后面跟上作用）
      • 第二个参数:队列的类型，传一个宏
        • DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
        • DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 封装任务并且把任务添加到队列中
    • dispatch_sync(queue,任务)
      • 第一个参数：队列
      • 第二个参数：block可以封装一个任务
    • 封装任务
    • 把任务添加到队列中
  • 不会开启新的线程，所有的任务都在当前线程中串行执行

• 同步函数不管是串行还是并发都是串行执行任务的。

全局并发队列

• 并发队列

  • 队列中的任务可以同时执行
  • 并发队列分为两种
    • 自己创建的并发队列dispatch_queue_create
    • 全局并发队列（默认存在）

• GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，可以无需手动创建

• dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

  • 参数一：队列的优先级dispatch_queue_priority
    • DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 默认优先级 == 0 ，不要传其他的，会引发线程安全问题(反转)
  • 参数二：暂时无用，用0即可，给未来使用的

• 注意:线程的数量并不是由任务的数量决定的(是由系统决定的)

主队列

• 串行队列
  • 必须一个接着一个的执行，要等当前任务执行完毕之后，才能执行后面的任务
  • 串行队列有两种
    • 自己创建的串行队列dispatch_queue_create("com.520it,www.download",DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
      • DISPATCH_QUEUE_SERIAL == NULL
    • 主队列（和主线程相关）
      • 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 | 调度的时候比较特殊!
      • dispatch_get_main_queue()获得主队列
• 特点：
  • 凡是放在主队列中的任务都必须要在主线程中执行
  • 本身是一个串行队列，串行队列的特点它都有
  • 如果主队列中有任务需要执行，那么主队列会安排主线程来执行当前队列中的任务，但是在调度之前，会先检查主线程的状态，如果主线程空闲，如果主线程在忙，就暂停调度队列中的任务，等到主线程空闲的时候再调度。
• 主队列+异步函数
  • 获得主队列
    • dispatch_get_main_queue()
  • 添加任务到队列中
    • dispatch_async()
  • 不会开线程，所有的任务都在主线程中串行执行
• 主队列+同步函数
  • 获得主队列
    • dispatch_get_main_queue()
  • 添加任务到队列中
    • dispatch_sync()
  • 任务并没有执行，有一个死锁
    • 主队列里的任务必须要在主线程中执行
    • 主线程在执行同步函数
    • 主队列工作模式:如果发现队列中有任务，那么就安排主线程来执行，但是在安排之前， 会先检查主线程的状态(看主线程是否空闲)，如果主线程在忙，那么就暂停调度，直到主线程空闲
  • 如果在子线程中调度就不会死锁
    • performSelectorInBackground:@selector(主队列+同步函数) withObject:
    • 不会发生死锁了，为什么？
      • 主线程空闲，没有事情做，主线程就执行了任务

• 开发中，常用的是：异步函数+并发队列|串行队列，面试中会把代码给你，问你打印的结果是什么

• 问题：同步函数+主队列会死锁？异步函数+主队列不会死锁？

  • 同步异步：
    • 是否具有开线程的能力
    • 同步函数同步执行任务，异步函数异步执行任务
    • 同步执行：
      • 必须要等当前任务执行完，才能执行后面的任务，如果我没有执行，那么我后面的也别想执行
    • 异步执行：
      • 我开始执行后，可以不用等我执行完，就执行后面的任务
    • 异步函数+主队列不会发生死锁
      • 获得一个主队列
      • 同步函数
        • 封装一个任务
        • 把任务添加到队列中去，检查主线程状态(较忙）死锁
      • 异步函数
        • 队列中有任务，要求主线程去执行
        • 异步函数异步执行，跳过任务，把任务存在队列中
        • 代码执行完毕后,主线程空闲了，就回来再执行队列里的任务，就不会发生死锁

• 异步函数 +并发队列 ps 同步函数+并发队列
  • 1.start - end - 任务 - 异步
  • 2.start - 任务 - end - 同步

• 问题：同步函数+串行队列不会发生死锁？

  • 串行队列，在当前线程中执行，串行队列有任务就会执行，不会检查主线程的状态， 不管线程是否在忙，都会强行让线程来执行任务

• 总结

  • 异步函数+不是主队列就一定会开线程
  • 同步+并发：不会线程，串行执行任务
  • 同步+串行：不会开线程，串行执行任务
  • 同步+主队列：不会开线程，死锁
  • 异步+并发：开多条线程，并发执行任务
  • 异步+串行：开线程，串行执行任务
  • 异步+主队列：没有开启新线程，串行执行任务

线程间通信

• 开子线程下载图片
  • 异步+非主队列
  • 获得全局并发队列
    • dispatch_get_global_queue(0,0)
  • 使用异步函数+并发队列
    • dispatch_async(queue,block)
      • 确定URL
      • 把图片的二进制数据下载到本地
        • dataWithContentsOfURL:
      • 转化格式
        • imageWithData:
      • 显示图片
        • 回到主线程刷新UI
        • GCD可以嵌套
        • dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),^{
          self.imageV.image = image;
          })
  • 配置info.plist文件
• 问：回到主线程，是异步函数+主队列，在这里可以用同步函数+主队列吗？
  • 可以，当前执行的是子线程，不会发生死锁

常用函数

• 开发中比较常用的GCD函数

延迟执行

• 一段时间之后再执行任务
• 三种方法可以实现延迟执行
  • 方法一：performSelector:withObject:afterDelay:
  • 方法二：定时器NSTimer scheduledTimeWithTimeInterval:target:selector:userInfo:repeats:
  • 方法三：GCD dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,(int64_t)(3.0*NSEC_PER_SEC)),dispatch_get_main_queue),^{}
    • 默认是主队列 ，可以改为全局并发队列
    • 队列决定代码块在哪个线程中调用
    • 主队列 - 主线程
    • 并发队列 - 子线程
    • 好处：可以控制在哪个线程里面执行任务
• 延迟执行内部实现原理？
  • A:先把任务提交到队列，然后三秒之后再执行该任务(错误)
  • B:先等三秒的时间，然后再把任务提交到队列
  • 正确答案:B
  • 延迟执行就是延迟提交

一次性代码

• 只会执行一次,一辈子只会执行一次
• dispatch_once(&onceToken,^{});
• 特点：
  • 整个程序运行过程中，只会执行一次
  • 它本身是线程安全的，不用考虑线程安全的问题
• 怎么做到永远只会执行一次呢？
  • 通过静态变量的值来判断的
    • static dispatch_once_t onceToken;
  • 判断onceToken值是否等于0，不等于零就不执行了

快速迭代

• 迭代 - 递归 - 遍历 - 博客ios开发中实用技巧

• 遍历

  • for循环，开多条线程就可以提高效率
  • GCD的快速迭代dispatch_apply(10，并发队列，^(size_t index){})
    • 参数一：遍历多少次，size_t 类似NSInteger类型
    • 参数二：对列，看到队列就要想，block块在哪个线程中调用
    • 参数三：^(size_t ){}类似于for循环里面的i

• for循环与GCD的快速迭代区别

  • 快速迭代没有顺序，开始迭代的时候是按照顺序开始的，谁先结束是不知道的，所以打印出的结果是没有顺序的，是并发执行的
  • GCD快速迭代：会开启多条子线程和主线程一起并发的执行任务
  • 注意：队列怎么传？不能传主队列！不传串行队列，不会死锁，不会开线程，执行方式和for循环一样，串行执行的！传并发队列！！！
  • 用快速迭代就用并发队列！！！！

• 快速迭代的应用

  • 剪切文件
    • 获得路径下面的子路径(打印的是文件的名称，剪切的时候需要的是文件的全路径)
      文件管理者NSFileManager defaultManager]subpathsAtPath:
    • 遍历数组(快速迭代)

dispatch_get_global_queue(0,0)
dispatch_apply(subpaths.count,queue,^(size_t){
                获得文件的名称
                获得要剪切文件的全路径(stringByAppendingPathComponent:该方法在拼接的时候会自动添加一个/)
                拼接文件的目标路径(toFullPath)
                剪切文件
                [NSFileManager defaultManager] moveItemAtpath:toPath:error:(第一个参数：要剪切的文件在哪里？第二参数：要剪切到哪里去，全路径；第三个参数：)
                }) 

栅栏函数

• 获得队列：并发
  • dispatch_queue_create("",DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
  • 为什么不用全局并发队列？
    • 栅栏函数不能使用全局并发队列
    • 如果使用全局并发队列，栅栏函数就不具备拦截功能，和普通的异步函数没有任何区别
    • 使用栅栏函数，必须要自己创建队列
• 异步函数
  • dispatch_async(queue,^{})
• 需求:真实开发中，任务和任务之间有依赖关系，有先后顺序关系，要求执行123三个任务后，执行打印操作，再执行后面的456三个任务
• 栅栏函数
  • dispatch_barrier_async()一般用异步函数
  • 在栅栏函数内部执行打印操作
  • 作用：
    • 等之前的所有任务都执行完毕之后，执行栅栏函数中的任务，等我的任务执行完毕之后，在执行后面的任务
    • 前面的和后面的任务都是并发执行的

GCD队列组(掌握)

• 和栅栏函数的功能很类似

• 1.获得队列

  • 全局并发队列dispatch_get_global_queue()

• 异步函数dispatch_async(queue,^{})

• 需求，在最后拦住任务，当所有的任务执行完毕之后做一些事情！

• 队列组(调度组)

• 2.创建队列组dispatch_group_create()

  • 监听队列里面所有任务的执行情况

• 3.异步函数dispatch_group_async()

  • 第一个参数：队列组
  • 第二个参数：队列
  • 通过队列组建立起队列组和队列以及任务之间的关系

• 4.拦截dispatch_group_notify(group,queue,^{打印操作})当队列组中所有的任务都执行完毕之后，会调用该方法

• 队列组是如何知道任务什么时候结束的呢？

  • 以前是把dispatch_group_async(group,queue,^{})拆分成三个方法
    • 1.创建队列组
    • 2.获得对列
    • 3.该方法后面的异步任务会被队列组监听dispatch_group_enter(group)
    • 4.使用异步函数封装任务
    • dispatch_async(queue,^{任务1，在里面监听,enter和leave配对使用dispatch_group_leave(group)})
    • 5.拦截通知，队列决定block块在哪个线程中执行 dispatch_group_notify(group,queue,^{})

• dispatch_group_async()和dispatch_async()的区别

  • 相同点：
    • 封装任务
    • 把任务添加到队列
  • 不同点
    • 队列组能够监听该任务的执行情况(开始|结束)

• 队列组的应用

  • 应用场景：下载图片1，图片2，把两张图片合成为一张图片
    • 耗时操作，耗时操作放到子线程中执行
    • 要开2~3条子线程
    • 获得一个并发队列dispatch_get_global_queue(0,0)
    • 合成图片操作，有一个隐藏的依赖关系
      • 队列组
      • 栅栏函数
    • 创建队列组dispatch_group_creat()
    • 异步函数dispatch_group_async(group,queue^{
      URL:URLWithString
      把图片的二进制数据下载到本地dataWithContentOfURL:
      转换格式imageWithData
      定义图片的属性，强引用转换好的图片
      })
    • 合成图片
      • dispatch_group_notify(group,queue,^{
        开启图形上下文UIGraphicsBeginImageContext()
        画图1和2 drawInRect:
        根据上下文得到图片 UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext()
        关闭上下文UIGraphicsEndImageContext()
        显示图片(线程间通信)
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(),^{
        self.imageV.image = image;
        })
        })

补充

• GCD的其他用法

  • 使用函数的方法封装任务dispatch_async_f()
    • 第一个参数:队列
    • 第二个参数:函数要接收的参数NULL
    • 第三个参数：dispatch_function_t
      • void(*dispatch_function_t)(void *)
      • (*dispatch_function_t) -- run把第一个小括号替换成函数名称
      • 第三个参数直接传run就可以了

• 全局并发队列与自己创建的并发队列的区别

  • 全局并发队列在整个应用程序中本身是默认存在的，并且对应有高优先级、默认优先级、低优先级和后台优先级一共四个并发队列，我们只选择其中的一个直接拿来用，而creat函数是实打实的从头开始去创建一个队列
  • 在ios6.0之前，在GCD中凡是使用了create和retain的函数在最后都需要做一次release操作。而主队列和全局并发队列不需要我们手动release.当然了，在ios6.0之后GCD已经被纳入到了ARC的内存管理范畴中，即便是使用retain或者create函数创建的对象也不再需要开发人员手动释放，我们像对待普通OC对象一样对待GCD就OK
  • 在使用栅栏函数的时候，苹果官方明确规定，栅栏函数只有在和使用create函数自己创建的并发队列一起使用的时候才有效果(没有给出具体原因)
  • 其他区别涉及到XNU内核的系统级线程编程，不一一列举
  • 参考
    • GCDAPI
    • Libdispatch版本源码