iOS实录:GCD使用小结(一)

百家 作者:iOS开发 2017-07-28 11:17:36

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导语:在iOS中,多线程方案有四种:pthread、NSThread、NSOperation & NSOperationQueue 和 GCD,但是开发中GCD使用得最多,本文主要总结一下我使用GCD的情况。


一、GCD(Grand Central Dispatch)概述


1、基本概念


  • GCD允许程序将任务切分为多个单一任务提交至Dispatch Queue,然后系统调度线程,实现并发或者串行地执行任务。GCD隐藏了内部线程的调度,开发者只需要关注创建或获取队列,然后将Block追加到队列中即可。

  • 在iOS中有两种队列,分别是串行队列并发队列

  • 串行队列:同一时间队列中只有一个任务在执行,每个任务只有在前一个任务执行完成后才能开始执行。主队列(通过dispatch_get_main_queue()获取,提交至主队列的任务会在主线程中执行) 就是串行队列,也可以使用dispatch_queue_create创建串行队列。


串行队列.png

  • 并发队列:这些任务会按照被添加的顺序开始执行。但是任意时刻有多个Block(任务)运行,这个完全是取决于GCD。并发队列可以使用dispatch_queue_create创建,也可以获取进程中的全局队列,全局队列有:高、中(默认)、低三个优先级队列。可以调用dispatch_get_global_queue函数传入相应优先级来访问队列。


并发队列.png

  • 同步执行:阻塞当前线程,直到当前block中任务执行完毕才返回。同步并不创建新线程。不能使用sync将任务添加到主队列,这样会造成死锁。

  • 异步执行:不会阻塞当前线程,函数会立即返回, block会在后台异步执行;异步必定会开启新线程。


说明1:有些博客中将并发队列说成 并行队列,这是不对的。因为并行是多个事件在同一时刻发生,而并发是多个事件在同一时间间隔发生;并行完全依赖处理器的核数。而并发才能充分的利用处理器的每一个核,以达到最高的处理性能。


说明2队列不等于线程。 作为开发者的我们,只是将Block添加进合适的GCD队列,真正的线程的调度是由系统完成的;无论同步(sync)还是异步(async)向主队列提交Block,最终Block都是在主线程中执行;同步(sync)往非主队列中提交Block,会在当前线程中执行; 如果是异步(async)往非主队列中提交Block,则会在分线程中执行。


2、串行队列/并发队列 和 同步/异步的组合 ( 重点 )


有四种组合方式

1)串行队列 + 同步组合(常用)

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.serial.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);//    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.serial.queue", NULL);//
dispatch_sync(serialQueue, ^{
    NSLog(@"串行队列 + 同步:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_sync(serialQueue, ^{
    NSLog(@"串行队列 + 同步:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_sync(serialQueue, ^{
    NSLog(@"串行队列 + 同步:%@",[NSThread currentThread]);});


串行队列 + 同步组合结果.png

说明1:串行队列 (自己创建的串行线程)+ 同步组合下,不会新建线程,依然在当前线程上执行任务。不可以在主线程中使用sync方法,会造成死锁。

说明2:比较常用,同步锁的替代方法。


2)串行队列 + 异步组合

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.serial.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);//    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.serial.queue", NULL);//
dispatch_async(serialQueue, ^{
    NSLog(@"串行队列 + 异步:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_async(serialQueue, ^{
    NSLog(@"串行队列 + 异步:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_async(serialQueue, ^{
    NSLog(@"串行队列 + 异步:%@",[NSThread currentThread]);});


串行队列 + 异步组合结果.png

说明:串行队列(无论是自己创建的,还是获取主队列) + 异步组合下,会新建线程,但只开启一条线程;


3)并发队列 + 同步组合

dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.concurrent.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_sync(concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"并发队列 + 同步1:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_sync(concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"并发队列 + 同步2:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_sync(concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"并发队列 + 同步3:%@",[NSThread currentThread]);});


并发队列 + 同步组合结果.png

说明: 并发队列(无论是自己创建的,还是获取全局队列) + 同步组合下,并没有新建线程,任务依然在当前线程上执行。


4)并发队列 + 异步组合(常用)

dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.concurrent.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_async(concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"并发队列 + 异步:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_async(concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"并发队列 + 异步:%@",[NSThread currentThread]);});dispatch_async(concurrentQueue, ^{
    NSLog(@"并发队列 + 异步:%@",[NSThread currentThread]);});


并发队列 + 异步组合结果.png

说明:并发队列(无论是自己创建的,还是获取全局队列) + 异步组合下,会新建线程,iOS 系统中可以开多条线程。


同步异步
串行队列1、不会新建线程,依然在当前线程上执行任务;2、类似同步锁,是同步锁的替代方案1、会新建线程,但只开启一条线程;2、每次使用 dispatch_queue_create创建串行队列,就会创建一条新线程;多次创建,会创建多条线程,多条线程间并发执行。
并发队列不会新建线程,依然在当前线程上执行任务1、会新建线程,可以开多条线程;2、iOS7-SDK 时代一般是5、6条, iOS8-SDK 以后可以50、60条

总结1:不可以在主线程中使用sync方法,否则会造成死锁。

总结2:串行队列 + 同步组合 可以替代同步锁;

总结3:为了提高效率,如多线程下载图片等,并发队列 + 异步比较常用。


二、GCD使用1:异步处理

dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);dispatch_async(globalQueue, ^{
    // 一个异步的任务,如网络请求,耗时的文件操作等等
    ...
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // UI刷新 或其他主线程操作
        ...
    });});

说明:该用法最常见,如开启一个异步的网络请求,待数据返回后在主线程刷新UI等。


三、GCD使用2:单例

dispatch_once实现单例,以实现QSAccountManager单例为例。源码如下:


1、实现

//QSAccountManager.m@implementation QSAccountManagerstatic QSAccountManager *_shareManager = nil;
+ (instancetype)shareManager{    static dispatch_once_t once;    dispatch_once(&once, ^{
        _shareManager = [[self alloc] init];
    });    return _shareManager;
}

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{    static dispatch_once_t onceToken;    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _shareManager = [super allocWithZone:zone];
    });    return _shareManager;
}

- (nonnull id)copyWithZone:(nullable NSZone *)zone{    return _shareManager;
}@end

说明1:dispatch_once函数中,参数1是代码块是否被调用的谓词,参数2是被调用的代码块。该函数中的代码块只会被执行一次,而且还是线程安全的。

说明2:要保证单例类只有一个唯一的实例,还需要实现allocWithZone和copyWithZone方法,这保证使用init和copy方法返回也是唯一实例。


2、使用

QSAccountManager *account1 = [QSAccountManager shareManager];QSAccountManager *account2 = [QSAccountManager new];QSAccountManager *account3 = [[QSAccountManager alloc]init];QSAccountManager *account4 = [account3 copy];NSLog(@"account1 = %@",account1);NSLog(@"account2 = %@",account2);NSLog(@"account3 = %@",account3);NSLog(@"account4 = %@",account4);


单例输出结果.png

四、GCD使用3:代替同步锁

  • atomic 的内存管理语义是原子性的,仅保证了属性的setter和getter方法是原子性的,但是执行效率低,可以使用GCD实现。

  • @synchronized(self)同步块机制,会根据给定的对象,自动创建一个锁,并等待块中的代码执行完毕,才释放锁。执行效率低。

  • 替代方案:将数据的读取和写放入串行同步队列,保证数据同步,线程安全。

  • 替代方案:结合GCD的栅栏块(barrier)和  并发队列 实现数据同步,线程安全。(比串行同步队列方式更高效)

1、代替atomic实现线程安全的setter和getter方法
//串行队列_syncQueue = dispatch_queue_create("com.jzp.syncQueue",NULL);//假设属性是someString- (NSString *)someString {
    __block NSString *localSomeString;    dispatch_sync(_syncQueue, ^{
        localSomeString = _someString;
    });    return localSomeString;
}

- (void)setSomeString:(NSString *)someString {    dispatch_sync(_syncQueue, ^{
        _someString = someString;
    });
}
2、实现线程安全的NSMutableArray
  • 主要依靠栅栏块单独执行的特性,在并发队列中如果发现接下来要处理的块是个栏栅块,那么就一直等到当前所有并发块都执行完毕,才会单独执行这个栏栅块。待栏栅块执行过后,再按正常方式继续向下处理。

  • 这部分实现详见 iOS实录12:NSMutableArray使用中忽视的问题中“一、线程安全的NSMutableArray”

说明:dispatch_barrier_sync和dispatch_barrier_async只在自己创建的并发队列上有效,在全局(Global)并发队列、串行队列上,效果跟dispatch_(a)sync效果一样。


五、GCD使用4:dispatch_group实现线程同步


1、简单模式
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, ^{    // 任务1});

dispatch_group_async(group, queue, ^{    // 任务2});// 等待group中多个异步任务执行完毕,会发出同步信号// 方式1(会阻塞当前线程,group上任务都完成或超时等待就执行)dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);// ...// 方式2(不会阻塞当前线程,group上任务都完成,执行block中代码)dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{    // 任务完成后,在主队列中做一些操作});

说明:将block(任务)放入队列中执行,并和调度组 group相关联;如果提交到dispatch queue中的block全都执行完毕,会执行dispatch_group_notify中的block代码; 或在group上任务完成前,dispatch_group_wait会阻塞当前线程(所以不能放在主线程调用)一直等待;当group上任务完成,或者等待时间超过设置的超时时间会结束等待。


2、多异步任务的同步
  • 成对使用dispatch_group_enterdispatch_group_leave,可以将异步任务加入group中;

  • 当这些异步任务处理完成后,dispatch_group_notify和dispatch_group_wait会收到同步信号;

  • 异步任务如请求,通过该机制实现批量请求的处理。

dispatch_group_t batch_request_group = dispatch_group_create();

dispatch_group_enter(batch_request_group);
[self.request1 startWithCompleteBlock:^(BOOL isSuccess, id  _Nullable responseObj, NSString * _Nonnull errorDesc) {    //TODO 数据解析....

     dispatch_group_leave(batch_request_group);
}];

dispatch_group_enter(batch_request_group);
[self.request2 startWithCompleteBlock:^(BOOL isSuccess, id  _Nullable responseObj, NSString * _Nonnull errorDesc) {    //TODO 数据解析....

    dispatch_group_leave(batch_request_group);
}];

dispatch_group_enter(batch_request_group);
[self.request3 startWithCompleteBlock:^(BOOL isSuccess, id  _Nullable responseObj, NSString * _Nonnull errorDesc) {    //TODO 数据解析....

    dispatch_group_leave(batch_request_group);
}];

dispatch_group_notify(batch_request_group, dispatch_get_main_queue(), ^{    //三个请求都结束了,继续处理});


六、GCD使用其他

1、dispatch_apply

按 指定的次数 将指定的Block追加到 指定的Dispatch Queue中, 并等到全部处理执行结束。有并行的运行机制,效率一般快于for循环的类串行机制。

/**
 @param 10 指定重复次数,这里指定10次
 @param gQueue 追加对象的Dispatch Queue
 @param index 带有参数的Block, index的作用是为了按执行的顺序区分各个Block
 */
dispatch_apply(10, gQueue, ^(size_t index) {

    NSLog(@"%zu",index);

});
2、dispatch_after

延迟执行

// NSEC_PER_SEC,每秒有多少纳秒。// USEC_PER_SEC,每秒有多少毫秒。// NSEC_PER_USEC,每毫秒有多少纳秒。// DISPATCH_TIME_NOW 从现在开始// DISPATCH_TIME_FOREVE 永久// time为5sdispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW,(int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC));dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_after(time, queue, ^{    // 在queue里面延迟执行的一段代码
    // ...});
3、小心死锁
  • 死锁情况1: 在主线程中使用sync方法

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{    // 任务
    ...
});
  • 死锁情况2:   在串行队列添加同步任务;

// 在串行队列添加同步任务 dispatch_sync(serialQueue, ^{    // 任务
    dispatch_sync(serialQueue, ^{        // 任务
    });
};


  • 作者:南华coder

  • 链接:http://www.jianshu.com/p/e1784f8172c0

  • 來源:简书

  • 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

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