Objective-C GCD 笔记

什么是 GCD

GCD（Grand Central Dispatch）是异步执行任务的技术之一，借助 GCD 可以用很简洁的代码就实现多线程编程，提高程序效率。如下

dispatch_async(queue, ^{
    /*
     * 处理耗时长的任务
     * 比如文件下载，数据库访问
     */
    
    /*
     * 任务结束后，在主线程中处理结果
     */
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        /*
         * 只在主线程可以执行的处理
         * 比如更新用户界面
         */
    });
});

什么是多线程编程？

多线程是指从软件或者硬件上实现多个线程并发执行的技术。即便处理器只能运行一个线程，操作系统也可以通过快速的在不同线程之间进行切换，由于时间间隔很小，来给用户造成一种多个线程同时运行的假象。

多线程容易发生问题：多个线程更新相同的资源会导致数据的不一致（数据竞争），停止等待事件的线程会导致多个线程相互持续等待（死锁）、使用太多线程会消耗大量内测。如图：

要处理回避这些问题会让程序变得复杂。但多线程可保证应用程序的响应性能。如果在主线程中长时间的处理，比如下载大文件，会妨碍主线程的执行。在 iOS 应用程序中，会妨碍主线程中 RunLoop 的主循环的执行，从而导致不能刷新用户界面，应用程序长时间卡顿等问题。

使用多线程编程，在执行长时间的处理时仍可保证用户界面的响应性能。GCD 极大简化了复杂的多线程编程的源代码。

GCD 的 API

Dispatch Queue

我们只需定义想执行的任务并追加到适当的 Dispatch Queue 中。Dispatch Queue 是执行处理的等待队列。当我们将需要执行的处理追加到 Dispatch Queue 中，Dispatch Queue 会按照追加的顺序（先进先出FIFO）执行处理。

两种 Dispatch Queue

1. Serial Dispatch Queue，顺序执行任务，每次只执行一个任务
2. Concurrent Dispatch Queue，并发处理多个任务

Main Dispatch Queue/Global Dispatch Queue

通过调用系统的 Main Dispatch Queue 和 Global Dispatch Queue 可生成 Dispatch Queue，如下：

名称	种类	说明
Main Dispatch Queue 3	Serial Dispatch Queue	主线程执行
Global Dispatch Queue (High Priority)	Concurrent Dispatch Queue	执行优先级：高
Global Dispatch Queue (Default Priority)	Concurrent Dispatch Queue	执行优先级：默认
Global Dispatch Queue (Low Priority)	Concurrent Dispatch Queue	执行优先级：低
Global Dispatch Queue (Background Priority)	Concurrent Dispatch Queue	执行优先级：后台

代码如下

// 在默认优先级的 Global Dispatch Queue 中执行 Block
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    /*
     * 可并行执行的处理
     */
    
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        /*
         * 只在主线程可以执行的处理
         */
    });
});

dispatch_after

如果需要延迟处理任务时，可使用 dispatch_after 来实现。如下：

dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3ull * NSEC_PER_SEC);
dispatch_after(time, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"wait at least three seconds.");
});

需要注意的是，dispatch_after 函数并不是在指定时间后执行，而只是在指定时间追加到 dispatch queue。因为 Main Dispatch Queue 在主线程的 RunLoop 中执行，如果 RunLoop 每隔 1/60 执行，则 Block 最快在 3 秒后执行，最慢在 3 秒 ＋1/60 秒执行。

Dispatch Group

如果想等待 Dispatch Queue 中的多个任务全部执行结束后，再处理其结果，可使用 Dispatch Group。如下：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
dispatch_group_async(group, queue, ^{NSLog(@"blk0");});
dispatch_group_async(group, queue, ^{NSLog(@"blk1");});
dispatch_group_async(group, queue, ^{NSLog(@"blk2");});
    
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"done");
});

NSLog(@"done");会等待^{NSLog(@"blk0");} ^{NSLog(@"blk0");} ^{NSLog(@"blk0");}全部执行结束后再执行。在网络访问中经常会需要等待多个请求返回再做进一步的处理，这个时候就可以用 Dispatch Group。

dispatch_once

dispatch_once 函数保证在应用程序中只执行一次指定的代码。创建单例时经常使用：

+ (instancetype)manager {
    static ApiManager *manager = nil;
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        manager = [[ApiManager alloc] init];
    });
    
    return manager;
}