在開(kāi)始多線程之前好港，我們先來(lái)了解幾個(gè)比較容易混淆的概念愉镰。
概念
線程與進(jìn)程
線程與進(jìn)程之間的關(guān)系，拿公司舉例钧汹，進(jìn)程相當(dāng)于部門丈探，線程相當(dāng)于部門職員。即進(jìn)程內(nèi)可以有一個(gè)或多個(gè)線程崭孤。
并發(fā)和并行
并發(fā)指的是多個(gè)任務(wù)交替占用CPU类嗤，并行指的是多個(gè)CPU同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)糊肠。好比火車站買票，并發(fā)指的是一個(gè)窗口有多人排隊(duì)買票遗锣，而并行指的是多個(gè)窗口有多人排隊(duì)買票货裹。
同步和異步
同步指在執(zhí)行一個(gè)函數(shù)時(shí)，如果這個(gè)函數(shù)沒(méi)有執(zhí)行完畢精偿，那么下一個(gè)函數(shù)便不能執(zhí)行弧圆。異步指在執(zhí)行一個(gè)函數(shù)時(shí)，不必等到這個(gè)函數(shù)執(zhí)行完畢笔咽，便可開(kāi)始執(zhí)行下一個(gè)函數(shù)搔预。
GCD
Swift3之后，GCD的Api有很大的調(diào)整叶组，從原來(lái)的C語(yǔ)言風(fēng)格的函數(shù)調(diào)用拯田，變?yōu)槊嫦驅(qū)ο蟮姆庋b，使用起來(lái)更加舒服甩十，靈活性更高船庇。
同步
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog")
queue.sync {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
for i in 10..<15 {
print(i)
}
output:
0
1
2
3
4
10
11
12
13
14
復(fù)制代碼
從結(jié)果可以看出隊(duì)列同步操作時(shí)，當(dāng)程序在進(jìn)行隊(duì)列任務(wù)時(shí)侣监，主線程的操作并不會(huì)被執(zhí)行鸭轮，這是由于當(dāng)程序在執(zhí)行同步操作時(shí)，會(huì)阻塞線程橄霉，所以需要等待隊(duì)列任務(wù)執(zhí)行完畢窃爷，程序才可以繼續(xù)執(zhí)行。
異步
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog")
queue.async {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
for i in 10..<15 {
print(i)
}
output:
10
0
11
1
12
2
13
3
14
4
復(fù)制代碼
從結(jié)果可以看出隊(duì)列異步操作時(shí)姓蜂，當(dāng)程序在執(zhí)行隊(duì)列任務(wù)時(shí)按厘，不必等待隊(duì)列任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行，便可執(zhí)行主線程的操作覆糟。與同步執(zhí)行相比刻剥，異步隊(duì)列并不會(huì)阻塞主線程，當(dāng)主線程空閑時(shí)滩字，便可執(zhí)行別的任務(wù)造虏。
QoS 優(yōu)先級(jí)
在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，我們需要對(duì)任務(wù)分類麦箍，比如UI的顯示和交互操作等漓藕，屬于優(yōu)先級(jí)比較高的，有些不著急操作的挟裂，比如緩存操作享钞、用戶習(xí)慣收集等，相對(duì)來(lái)說(shuō)優(yōu)先級(jí)比較低诀蓉。
在GCD中栗竖，我們使用隊(duì)列和優(yōu)先級(jí)劃分任務(wù)暑脆，以達(dá)到更好的用戶體驗(yàn)，選擇合適的優(yōu)先級(jí)狐肢，可以更好的分配CPU的資源添吗。
GCD內(nèi)采用DispatchQoS結(jié)構(gòu)體，如果沒(méi)有指定QoS份名，會(huì)使用default碟联。 以下等級(jí)由高到低。
public struct DispatchQoS : Equatable {
public static let userInteractive: DispatchQoS //用戶交互級(jí)別僵腺，需要在極快時(shí)間內(nèi)完成的鲤孵，例如UI的顯示
public static let userInitiated: DispatchQoS //用戶發(fā)起，需要在很快時(shí)間內(nèi)完成的辰如，例如用戶的點(diǎn)擊事件普监、以及用戶的手勢(shì)
。
public static let `default`: DispatchQoS //系統(tǒng)默認(rèn)的優(yōu)先級(jí)丧没，
public static let utility: DispatchQoS //實(shí)用級(jí)別鹰椒，不需要很快完成的任務(wù)
public static let background: DispatchQoS //用戶無(wú)法感知锡移，比較耗時(shí)的一些操作
public static let unspecified: DispatchQoS
}
復(fù)制代碼
以下通過(guò)兩個(gè)例子來(lái)具體看一下優(yōu)先級(jí)的使用呕童。
相同優(yōu)先級(jí)
let queue1 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue1", qos: .utility)
let queue2 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue2", qos: .utility)
queue1.async {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
queue2.async {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
output:
0
5
1
6
2
7
3
8
4
9
復(fù)制代碼
從結(jié)果可見(jiàn)，優(yōu)先級(jí)相同時(shí)淆珊，兩個(gè)隊(duì)列是交替執(zhí)行的夺饲。
不同優(yōu)先級(jí)
let queue1 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue1", qos: .default)
let queue2 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue2", qos: .utility)
queue1.async {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
queue2.async {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
output:
0
5
1
2
3
4
6
7
8
9
復(fù)制代碼
從結(jié)果可見(jiàn)，交替輸出施符，CPU會(huì)把更多的資源優(yōu)先分配給優(yōu)先級(jí)高的隊(duì)列往声，等到CPU空閑之后才會(huì)分配資源給優(yōu)先級(jí)低的隊(duì)列。
主隊(duì)列默認(rèn)使用擁有最高優(yōu)先級(jí)戳吝，即userInteractive浩销，所以慎用這一優(yōu)先級(jí)，否則極有可能會(huì)影響用戶體驗(yàn)听哭。
一些不需要用戶感知的操作慢洋，例如緩存等，使用utility即可
串行隊(duì)列
在創(chuàng)建隊(duì)列時(shí)陆盘，不指定隊(duì)列類型時(shí)普筹，默認(rèn)為串行隊(duì)列。
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.initiallyInactive.queue", qos: .utility)
queue.async {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 10..<15 {
print(i)
}
}
output:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
復(fù)制代碼
從結(jié)果可見(jiàn)隊(duì)列執(zhí)行結(jié)果隘马，是按任務(wù)添加的順序太防，依次執(zhí)行。
并行隊(duì)列
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.concurrent.queue", qos: .utility, attributes: .concurrent)
queue.async {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 10..<15 {
print(i)
}
}
output:
5
0
10
1
2
3
11
4
6
12
7
13
8
14
9
復(fù)制代碼
從結(jié)果可見(jiàn)酸员，所有任務(wù)是以并行的狀態(tài)執(zhí)行的蜒车。另外在設(shè)置attributes參數(shù)時(shí)讳嘱，參數(shù)還有另一個(gè)枚舉值initiallyInactive，表示的任務(wù)不會(huì)自動(dòng)執(zhí)行酿愧，需要程序員去手動(dòng)觸發(fā)呢燥。如果不設(shè)置，默認(rèn)是添加完任務(wù)后寓娩，自動(dòng)執(zhí)行叛氨。
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.concurrent.queue", qos: .utility,
attributes: .initiallyInactive)
queue.async {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 10..<15 {
print(i)
}
}
//需要調(diào)用activate，激活隊(duì)列棘伴。
queue.activate()
output:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
復(fù)制代碼
從結(jié)果可見(jiàn)寞埠，只是把自動(dòng)執(zhí)行變?yōu)槭謩?dòng)觸發(fā)，執(zhí)行結(jié)果沒(méi)變焊夸，添加這一屬性帶來(lái)了仁连，更多的靈活性，可以自由的決定執(zhí)行的時(shí)機(jī)阱穗。
再來(lái)看看并行隊(duì)列如何設(shè)置這一枚舉值饭冬。
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.concurrent.queue", qos: .utility, attributes:
[.concurrent, .initiallyInactive])
queue.async {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
queue.async {
for i in 10..<15 {
print(i)
}
}
queue.activate()
output:
10
0
5
11
1
6
12
2
7
13
3
8
14
4
9
復(fù)制代碼
延時(shí)執(zhí)行
GCD提供了任務(wù)延時(shí)執(zhí)行的方法，通過(guò)對(duì)已創(chuàng)建的隊(duì)列揪阶，調(diào)用延時(shí)任務(wù)的函數(shù)即可昌抠。其中時(shí)間以DispatchTimeInterval設(shè)置，GCD內(nèi)跟時(shí)間參數(shù)有關(guān)系的參數(shù)都是通過(guò)這一枚舉來(lái)設(shè)置鲁僚。
public enum DispatchTimeInterval : Equatable {
case seconds(Int) //秒
case milliseconds(Int) //毫秒
case microseconds(Int) //微妙
case nanoseconds(Int) //納秒
case never
}
復(fù)制代碼
在設(shè)置調(diào)用函數(shù)時(shí)炊苫，asyncAfter有兩個(gè)及其相同的方法，不同的地方在于參數(shù)名有所不同冰沙，參照Stack Overflow的解釋侨艾。
wallDeadline 和 deadline，當(dāng)系統(tǒng)睡眠后,wallDeadline會(huì)繼續(xù)拓挥，但是deadline會(huì)被掛起唠梨。例如：設(shè)置參數(shù)為60分鐘，當(dāng)系統(tǒng)睡眠50分鐘侥啤，wallDeadline會(huì)在系統(tǒng)醒來(lái)之后10分鐘執(zhí)行当叭，而deadline會(huì)在系統(tǒng)醒來(lái)之后60分鐘執(zhí)行。
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.after.queue")
let time = DispatchTimeInterval.seconds(5)
queue.asyncAfter(wallDeadline: .now() + time) {
print("wall dead line done")
}
queue.asyncAfter(deadline: .now() + time) {
print("dead line done")
}
復(fù)制代碼
DispatchGroup
如果想等到所有的隊(duì)列的任務(wù)執(zhí)行完畢再進(jìn)行某些操作時(shí)愿棋，可以使用DispatchGroup來(lái)完成科展。
let group = DispatchGroup()
let queue1 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue1", qos: .utility)
let queue2 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue2", qos: .utility)
queue1.async(group: group) {
for i in 0..<10 {
print(i)
}
}
queue2.async(group: group) {
for i in 10..<20 {
print(i)
}
}
//group內(nèi)所有線程的任務(wù)執(zhí)行完畢
group.notify(queue: DispatchQueue.main) {
print("done")
}
output:
5
0
6
1
7
2
8
3
9
4
done
復(fù)制代碼
如果想等待某一隊(duì)列先執(zhí)行完畢再執(zhí)行其他隊(duì)列可以使用wait
let group = DispatchGroup()
let queue1 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue1", qos: .utility)
let queue2 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue2", qos: .utility)
queue1.async(group: group) {
for i in 0..<10 {
print(i)
}
}
queue2.async(group: group) {
for i in 10..<20 {
print(i)
}
}
group.wait()
//group內(nèi)所有線程的任務(wù)執(zhí)行完畢
group.notify(queue: DispatchQueue.main) {
print("done")
}
output:
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
done
復(fù)制代碼
為防止隊(duì)列執(zhí)行任務(wù)時(shí)出現(xiàn)阻塞，導(dǎo)致線程鎖死糠雨，可以設(shè)置超時(shí)時(shí)間才睹。
group.wait(timeout: <#T##DispatchTime#>)
group.wait(wallTimeout: <#T##DispatchWallTime#>)
復(fù)制代碼
DispatchWorkItem
Swift3新增的api，可以通過(guò)此api設(shè)置隊(duì)列執(zhí)行的任務(wù)。先看看簡(jiǎn)單應(yīng)用吧琅攘。通過(guò)DispatchWorkItem初始化閉包垮庐。
let workItem = DispatchWorkItem {
for i in 0..<10 {
print(i)
}
}
復(fù)制代碼
調(diào)用一共分兩種情況，第一種是通過(guò)調(diào)用perform()坞琴，自動(dòng)響應(yīng)閉包哨查。
DispatchQueue.global().async {
workItem.perform()
}
復(fù)制代碼
第二種是作為參數(shù)傳給async方法。
DispatchQueue.global().async(execute: workItem)
復(fù)制代碼
接下來(lái)我們來(lái)看看DispatchWorkItem的內(nèi)部都有些什么方法和屬性剧辐。
init(qos: DispatchQoS = default, flags: DispatchWorkItemFlags = default,
block: @escaping () -> Void)
復(fù)制代碼
從初始化方法開(kāi)始寒亥，DispatchWorkItem也可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)，另外還有個(gè)參數(shù)DispatchWorkItemFlags荧关，來(lái)看看DispatchWorkItemFlags的內(nèi)部組成溉奕。
public struct DispatchWorkItemFlags : OptionSet, RawRepresentable {
public static let barrier: DispatchWorkItemFlags
public static let detached: DispatchWorkItemFlags
public static let assignCurrentContext: DispatchWorkItemFlags
public static let noQoS: DispatchWorkItemFlags
public static let inheritQoS: DispatchWorkItemFlags
public static let enforceQoS: DispatchWorkItemFlags
}
復(fù)制代碼
DispatchWorkItemFlags主要分為兩部分：
- 覆蓋
- noQoS 沒(méi)有優(yōu)先級(jí)
- inheritQoS 繼承Queue的優(yōu)先級(jí)
- enforceQoS 覆蓋Queue的優(yōu)先級(jí)
- 執(zhí)行情況
- barrier
- detached
- assignCurrentContext
執(zhí)行情況會(huì)在下文會(huì)具體描述，先在這留個(gè)坑忍啤。
先來(lái)看看設(shè)置優(yōu)先級(jí)加勤，會(huì)對(duì)任務(wù)執(zhí)行有什么影響。
let queue1 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.workItem1", qos: .utility)
let queue2 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.workItem2", qos: .userInitiated)
let workItem1 = DispatchWorkItem(qos: .userInitiated) {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
let workItem2 = DispatchWorkItem(qos: .utility) {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
queue1.async(execute: workItem1)
queue2.async(execute: workItem2)
output:
5
0
6
7
8
9
1
2
3
4
復(fù)制代碼
由結(jié)果可見(jiàn)即使設(shè)置了DispatchWorkItem僅僅只設(shè)置了優(yōu)先級(jí)并不會(huì)對(duì)任務(wù)執(zhí)行順序有任何影響同波。
接下來(lái)鳄梅，再來(lái)設(shè)置DispatchWorkItemFlags試試
let queue1 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.workItem1", qos: .utility)
let queue2 = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.workItem2", qos: .userInitiated)
let workItem1 = DispatchWorkItem(qos: .userInitiated, flags: .enforceQoS) {
for i in 0..<5 {
print(i)
}
}
let workItem2 = DispatchWorkItem {
for i in 5..<10 {
print(i)
}
}
queue1.async(execute: workItem1)
queue2.async(execute: workItem2)
output:
5
0
6
1
7
2
8
3
9
4
復(fù)制代碼
設(shè)置enforceQoS，使優(yōu)先級(jí)強(qiáng)制覆蓋queue的優(yōu)先級(jí)未檩，所以兩個(gè)隊(duì)列呈交替執(zhí)行狀態(tài)戴尸，變?yōu)橥粌?yōu)先級(jí)躏嚎。
DispatchWorkItem也有wait和notify方法矗烛，和DispatchGroup用法相同。
DispatchSemaphore
如果你想同步執(zhí)行一個(gè)異步隊(duì)列任務(wù)，可以使用信號(hào)量筒溃。
wait()會(huì)使信號(hào)量減一，如果信號(hào)量大于1則會(huì)返回.success沾乘，否則返回timeout（超時(shí)）怜奖，也可以設(shè)置超時(shí)時(shí)間。
func wait(wallTimeout: DispatchWallTime) -> DispatchTimeoutResult
func wait(timeout: DispatchTime) -> DispatchTimeoutResult
復(fù)制代碼
signal()會(huì)使信號(hào)量加一翅阵，返回當(dāng)前信號(hào)量歪玲。
func signal() -> Int
復(fù)制代碼
下面通過(guò)實(shí)例來(lái)看看具體的使用。
先看看不使用信號(hào)量時(shí)掷匠，在文件異步寫入會(huì)發(fā)生什么滥崩。
//初始化信號(hào)量為1
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 1)
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue", qos: .utility, attributes: .concurrent)
let fileManager = FileManager.default
let path = NSHomeDirectory() + "/test.txt"
print(path)
fileManager.createFile(atPath: path, contents: nil, attributes: nil)
//循環(huán)寫入，預(yù)期結(jié)果為test4
for i in 0..<5 {
queue.async {
do {
try "test\(i)".write(toFile: path, atomically: true, encoding: String.Encoding.utf8)
}catch {
print(error)
}
semaphore.signal()
}
}
}
復(fù)制代碼
<figure>[圖片上傳中...(image-135c2a-1545206459030-1)]
<figcaption></figcaption>
</figure>
發(fā)現(xiàn)寫入的結(jié)果根本不是我們想要的讹语。此時(shí)再使用信號(hào)量試試钙皮。
let semaphore = DispatchSemaphore(value: 1)
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue", qos: .utility, attributes: .concurrent)
let fileManager = FileManager.default
let path = NSHomeDirectory() + "/test.txt"
print(path)
fileManager.createFile(atPath: path, contents: nil, attributes: nil)
for i in 0..<5 {
//.distantFuture代表永遠(yuǎn)
if semaphore.wait(wallTimeout: .distantFuture) == .success {
queue.async {
do {
print(i)
try "test\(i)".write(toFile: path, atomically: true, encoding: String.Encoding.utf8)
}catch {
print(error)
}
semaphore.signal()
}
}
}
復(fù)制代碼
<figure>[圖片上傳中...(image-f59274-1545206459030-0)]
<figcaption></figcaption>
</figure>
寫入的結(jié)果符合預(yù)期效果，
我們來(lái)看下for循環(huán)里都發(fā)生了什么。第一遍循環(huán)遇到wait時(shí)短条，此時(shí)信號(hào)量為1导匣，大于0，所以if判斷為true茸时，進(jìn)行寫入操作贡定；當(dāng)?shù)诙檠h(huán)遇到wait時(shí)，發(fā)現(xiàn)信號(hào)量為0可都，此時(shí)就會(huì)鎖死線程缓待，直到上一遍循環(huán)的寫入操作完成，調(diào)用signal()方法渠牲，信號(hào)量加一命斧，才會(huì)執(zhí)行寫入操作，循環(huán)以上操作嘱兼。好奇的同學(xué)国葬，可以加上sleep(1)，然后打開(kāi)文件夾芹壕，會(huì)發(fā)現(xiàn)test.txt文件從test1不斷加1變?yōu)?code>test4汇四。(ps：寫入文件的方式略顯粗糙，不過(guò)這不是本文討論的重點(diǎn)踢涌，僅用以測(cè)試DispatchSemaphore)
DispatchSemaphore還有另外一個(gè)用法通孽，可以限制隊(duì)列的最大并發(fā)量，通過(guò)前面所說(shuō)的wait()信號(hào)量減一睁壁，signal()信號(hào)量加一背苦，來(lái)完成此操作，正如上文所述例子潘明，其實(shí)達(dá)到的效果就是最大并發(fā)量為一行剂。
如果使用過(guò)NSOperationQueue的同學(xué)，應(yīng)該知道maxConcurrentOperationCount钳降，效果是類似的厚宰。
DispatchWorkItemFlags
前面留了個(gè)DispatchWorkItemFlags的坑，現(xiàn)在來(lái)具體看看遂填。
barrier
可以理解為隔離铲觉，還是以文件讀寫為例，在讀取文件時(shí)吓坚，可以異步訪問(wèn)撵幽，但是如果突然出現(xiàn)了異步寫入操作，我們想要達(dá)到的效果是在進(jìn)行寫入操作的時(shí)候礁击，使讀取操作暫停盐杂，直到寫入操作結(jié)束逗载，再繼續(xù)進(jìn)行讀取操作，以保證讀取操作獲取的是文件的最新內(nèi)容况褪。
以上文中的test.txt文件為例撕贞，預(yù)期結(jié)果是：在寫入操作之前，讀取到的內(nèi)容是test4测垛；在寫入操作之后捏膨，讀取到的內(nèi)容是done（即寫入的內(nèi)容）。
先看看不使用barrier的結(jié)果食侮。
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue", qos: .utility, attributes: .concurrent)
let path = NSHomeDirectory() + "/test.txt"
print(path)
let readWorkItem = DispatchWorkItem {
do {
let str = try String(contentsOfFile: path, encoding: .utf8)
print(str)
}catch {
print(error)
}
sleep(1)
}
let writeWorkItem = DispatchWorkItem(flags: []) {
do {
try "done".write(toFile: path, atomically: true, encoding: String.Encoding.utf8)
print("write")
}catch {
print(error)
}
sleep(1)
}
for _ in 0..<3 {
queue.async(execute: readWorkItem)
}
queue.async(execute: writeWorkItem)
for _ in 0..<3 {
queue.async(execute: readWorkItem)
}
output:
test4
test4
test4
test4
test4
test4
write
復(fù)制代碼
結(jié)果不是我們想要的号涯。再來(lái)看看加了barrier之后的效果。
let queue = DispatchQueue(label: "com.ffib.blog.queue", qos: .utility, attributes: .concurrent)
let path = NSHomeDirectory() + "/test.txt"
print(path)
let readWorkItem = DispatchWorkItem {
do {
let str = try String(contentsOfFile: path, encoding: .utf8)
print(str)
}catch {
print(error)
}
}
let writeWorkItem = DispatchWorkItem(flags: .barrier) {
do {
try "done".write(toFile: path, atomically: true, encoding: String.Encoding.utf8)
print("write")
}catch {
print(error)
}
}
for _ in 0..<3 {
queue.async(execute: readWorkItem)
}
queue.async(execute: writeWorkItem)
for _ in 0..<3 {
queue.async(execute: readWorkItem)
}
output:
test4
test4
test4
write
done
done
done
復(fù)制代碼
結(jié)果符合預(yù)期的想法锯七，barrier主要用于讀寫隔離链快，以保證寫入的時(shí)候，不被讀取眉尸。
作者：FFIB
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