1.GCD学习之路

GCD(Grand Central Dispatch)

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1. 什么是GCD

GCD实现了异步执行任务。开发者只需将自己定义的任务追加到合适的派发队列(Dispatch Queue)中，GCD就能生成必要的线程执行自定义的任务。

2. 派发队列(Dispatch Queue)

派发队列是执行任务的等待队列，按照追加任务的顺序(先进先出)执行任务。
GCD中的派发队列分为两种，一种是等待正在执行的任务的串行派发队列(Serial Dispatch Queue)，另一种是不等待正在执行中的任务的并行派发队列(Concurrent Dispatch Queue)。

串行队列(Serial Dispatch Queue)

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• 队列中的任务会等待正在执行的任务执行结束，有序执行(排队执行)
• 一个串行队列只生成并使用一个线程，只能执行向它追加的任务
• 如果生成了多个串行队列，这些串行队列将并发执行
• 在多个线程要更新相同的资源，导致的数据竞争时，使用串行队列
• Dispatch Queue系统中为我们提供的串行队列是Main Dispatch Queue，即在主线程中执行的派发队列。追加到Main Dispatch Queue的任务都是在主线程的RunLoop中执行，例如用户界面的更新操作。

//创建一个串行队列
dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create("com.example.gcd", NULL);
// 获得主线程队列
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

并发队列(Concurrent Dispatch Queue)

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• 不用等待正在执行的任务处理结束，可以并发执行多个任务，此时并发执行的任务数量取决于当前系统的状态。
• 并发队列中的任务不能产生数据竞争问题
• Dispatch Queue系统中为我们提供的并发队列Global Dispatch Queue ，是所有应用程序都能使用的并发队列，需要在程序中使用并发队列只需将获得Global Dispatch Queue。
• Global Dispatch Queue有四个优先级，分别为高优先级(High Priority)、默认优先级(Default Priority)、低优先级(Low Priority)和后台优先级(Background Priority)。需要注意的是，在向Global Dispatch Queue中追加任务时，应选择与任务的优先级相同的Global Dispatch Queue。但是用于Global Dispatch Queue的线程并不保证实时性，其执行的优先级只是大致的判断。

//创建一个并行队列
dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create("com.example.gcd", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
// 获得默认优先级的全局队列
dispatch_queue_t myQueue1 = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

3. GCD中常见API

为了防止我说的不准确，下面列举了一些我认为重要的官方的API

• dispatch_set_target_Queue 变更生成的Dispatch Queue的优先级

void dispatch_set_target_queue(dispatch_object_t object, dispatch_queue_t queue);

• dispatch_after 并不在指定的时间后执行，而是在指定时间后，追加任务到派发队列中去。

void dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

• Dispatch Group
  GCD中的特性，能够将队列中的任务分组；
  在等待的派发队列中的任务执行完毕后，追加新任务到派发队列中。
  此时可以使用：
• dispatch_group_notify函数等待分组中的任务执行完毕，再追加新任务到指定队列中。

void dispatch_group_notify(
             dispatch_group_t group, // The dispatch group to observe.
             dispatch_queue_t queue, // The queue to which the supplied block will be submitted when the group completes.
             dispatch_block_t block  // The block to submit when the group completes.
);

• dispatch_group_wait函数，等待分组中的任务执行结束，当其返回值为0时，表示分组中的任务执行完毕。

/*
* Returns zero on success (all blocks associated with the group completed
* within the specified timeout) or non-zero on error (i.e. timed out).
*/
long dispatch_group_wait(
      dispatch_group_t group,
      dispatch_time_t timeout //  When to timeout (see dispatch_time). As a convenience, there are the DISPATCH_TIME_NOW and DISPATCH_TIME_FOREVER constants.
);

• dispatch_barrier_async 栅栏
  栅栏必须单独执行，不能与其他任务并发执行，因此，栅栏只对并发队列有意义。
  栅栏只有等待当前队列所有并发任务都执行完毕后，才会单独执行，待其执行完毕，再按照正常的方式继续向下执行。

执行过程
（1）等待追加到并发队列上的任务全部执行完
（2）再将dispatch_barrier_async中指定的处理任务追加到该并发队列中
（3）等待dispatch_barrier_async中追加的任务处理完毕后
（4）并发队列恢复正常操作

可以提高访问数据库和文件的效率和安全性

/*
 * block as a barrier (relevant only on DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT queues).
 */
void dispatch_barrier_async(
dispatch_queue_t queue,  // The target dispatch queue to which the block is submitted.The system will hold a reference on the target queue until the block has finished.
dispatch_block_t block // The block to submit to the target dispatch queue. This function performs Block_copy() and Block_release() on behalf of callers.
);

• dispatch_apply 按照指定的次数将指定的块追加到指定的派发队列中，并等待全部任务执行结束

/*
 * Each invocation of the block will be passed the current index of iteration.
 */
void dispatch_apply(
size_t iterations, // The number of iterations to perform.
dispatch_queue_t queue, // The target dispatch queue to which the block is submitted.s
void (^block)(size_t) // The block to be invoked the specified number of iterations. The result of passing NULL in this parameter is undefined.
);

• dispatch_suspend/dispatch_resume 挂起/恢复
  对已经执行的任务并没有作用，线程挂起后，派发队列中从第一个未开始执行的任务开始暂停执行，线程恢复后，再由停止的地方重新开始执行。

• 单例的实现
  （1）同步块 @synchronization
  会出现的问题：所有同步块会彼此抢夺同一把锁
  （2）dispatch_once 可以执行只需要运行一次的安全代码，是线程安全，高效的。

/*
 * A predicate for use with dispatch_once(). It must be initialized to zero.
 * Note: static and global variables default to zero.
 */
typedef long dispatch_once_t;
void dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, dispatch_block_t block);

4. 同步任务与异步任务

• 主要影响：能不能开启新的线程

• 同步：只是在当前线程中执行任务，不具有开启新线程的能力。

dispatch_sync 同步执行，等待任务处理结束

• 异步：可以在新线程中执行任务，具有开启新线程的能力。

dispatch_async 异步执行，不等待任务处理结束

5. 并行队列和串行队列

• 主要影响：任务的执行方式

• 并发：允许多个任务并发(同时)执行。
• 串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务。

6. 对比

	并行队列	串行队列
同步任务	不需要创建线程	不需要新建线程
异步任务	有多少个任务，就开N个线程执行	需要一个子线程(无需关心线程的创建和回收)

7. GCD与NSOperationQueue的对比

• NSOperationQueue的底层实现都是用GCD实现的，它是对GCD的进一步的封装。接下来就对比一下GCD与NSOperationQueue的功能：
• GCD的实现是由底层的C语言编写，在队列中执行的任务都是块代码；而NSOperationQueue及相关类提供的对象都是OC的对象，NSOperation的对象提供了更多的操作。
• NSOperationQueue中可以随时取消已经设定即将要执行，但尚未执行的任务(已经开始执行的任务是无法停止执行的)。而在GCD中并不是不能实现同样的功能，而是并不像NSOperationQueue的操作那么简单而已。
• NSOperation可以设置任务间的依赖关系，举个简单的例子：任务QA依赖任务QB，即使这两个任务在同一个队列中，前者等待后者执行完后再执行。
• NSOperation可以应用KVO，监听任务是否完成/取消的状态。
• 可以在NSOperation的对象中，设置任务的优先级，可以使同一个并发队列中的任务区分先后顺序地执行。而GCD中可以区分队列间的先后顺序，要区分队列中任务的优先级需要大量的代码才能实现。
• NSOperation具有继承性