iOS原理多線程2 -- GCD詳解

iOS原理文章匯總

一餐胀、GCD簡介

GCD全稱是Grand Central Dispatch，是Apple開發(fā)中用于實現(xiàn)多線程編程的一種解決方案。GCD是純C語言，提供了很多強(qiáng)大的函數(shù)。

GCD的優(yōu)勢如下：

GCD 可用于多核的并行運(yùn)算囤耳；
GCD 會自動利用更多的CPU內(nèi)核（比如雙核、四核）偶芍；
GCD 會自動管理線程的生命周期（創(chuàng)建線程充择、調(diào)度任務(wù)、銷毀線程）匪蟀；
代碼簡潔椎麦，不需要編寫任何線程管理的代碼。

二材彪、GCD的任務(wù)和隊列

GCD中有兩個核心概念：『任務(wù)』和『隊列』观挎。

1.任務(wù)

任務(wù)即執(zhí)行操作琴儿，簡單來說是在線程上執(zhí)行的那段代碼，在GCD中被封裝在block中键兜。任務(wù)的執(zhí)行方式有兩種：『同步執(zhí)行』凤类，『異步執(zhí)行』。

同步執(zhí)行（sync）

不會開啟新線程普气，只在當(dāng)前線程中串行執(zhí)行任務(wù)谜疤，需要等待。

對于代碼執(zhí)行來說现诀，必須等待當(dāng)前語句執(zhí)?完畢夷磕，才會執(zhí)?下?條語句。

異步執(zhí)行（async）

會開啟新線程仔沿，并發(fā)執(zhí)行任務(wù)坐桩，不需等待。

對于代碼執(zhí)行來說封锉，不?等待當(dāng)前語句執(zhí)?完畢绵跷，就可以執(zhí)?下?條語句。

2.隊列（Dispatch Queue）

這里的隊列指執(zhí)行任務(wù)的等待隊列成福，即用來存放任務(wù)的隊列碾局。隊列是一種特殊的線性表，采用FIFO（先進(jìn)先出）的原則奴艾，即最早被添加的任務(wù)會先被調(diào)度執(zhí)行净当。每執(zhí)行一個任務(wù)，就從隊列中釋放一個任務(wù)蕴潦。隊列的結(jié)構(gòu)可參考下圖：

GCD中的隊列也分為兩種：『串行隊列』像啼，『并發(fā)隊列』。

串行隊列（Serial Dispatch Queue）：只開啟一個線程潭苞，同一時間只執(zhí)行一個任務(wù)忽冻，一個任務(wù)執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行下一個任務(wù)萄传。
并發(fā)隊列（Concurrent Dispatch Queue）：可以開啟多個線程甚颂，同一時間可以并發(fā)執(zhí)行多個任務(wù)，不用等待秀菱。

注意：并發(fā)隊列中的任務(wù)只有在異步執(zhí)行下才會開啟多個線程振诬，同步執(zhí)行下只會在當(dāng)前線程中處理任務(wù)。

兩者的任務(wù)執(zhí)行情況如下圖所示：

串行隊列（Serial Dispatch Queue）

并發(fā)隊列（Concurrent Dispatch Queue）

三衍菱、GCD的使用步驟

GCD使用步驟教簡單赶么，只有兩步：
1. 創(chuàng)建一個隊列（串行隊列或者并行隊列）。
2. 創(chuàng)建任務(wù)脊串，將任務(wù)添加到隊列（創(chuàng)建時需指定是同步執(zhí)行還是異步執(zhí)行）辫呻。

1.隊列的創(chuàng)建和獲取

創(chuàng)建串行隊列和并發(fā)隊列

通過dispatch_queue_create函數(shù)可以創(chuàng)建串行隊列和并發(fā)隊列清钥，函數(shù)需要傳入兩個參數(shù)：
- 參數(shù)1：為隊列的標(biāo)識符，可以為空放闺；
- 參數(shù)2：為隊列的類型祟昭，DISPATCH_QUEUE_SERIAL表示串行隊列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT表示并發(fā)隊列怖侦。其中DISPATCH_QUEUE_SERIAL本質(zhì)是NULL篡悟。
```
//創(chuàng)建一個串行隊列，參數(shù)2也可以直接傳NULL
dispatch_queue_t sQueue = dispatch_queue_create("lab1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
//創(chuàng)建一個并發(fā)隊列
dispatch_queue_t cQueue = dispatch_queue_create("lab2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

#define DISPATCH_QUEUE_SERIAL NULL  
```
獲取主隊列（Main Dispatch Queue）

主隊列是一種特殊的串行隊列匾寝，程序啟動時由系統(tǒng)默認(rèn)提供搬葬，所有任務(wù)均默認(rèn)添加在主隊列。主隊列中所有的任務(wù)艳悔，無論是同步執(zhí)行還是異步執(zhí)行急凰，都只會在主線程中執(zhí)行。通過dispatch_get_main_queue()函數(shù)來獲取主隊列：
```
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
```
獲取全局并發(fā)隊列（Global Dispatch Queue）

在使?多線程開發(fā)時猜年，如果對隊列沒有特殊需求抡锈，在執(zhí)?異步任務(wù)時，可以直接使?全局并發(fā)隊列乔外。通過dispatch_get_global_queue函數(shù)來獲取全局并發(fā)隊列企孩，需要傳入兩個參數(shù)：
- 參數(shù)1：表示隊列優(yōu)先級，一般傳入 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT袁稽。
- 參數(shù)2：暫時沒用，傳0即可擒抛。
```
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
```

2.任務(wù)的創(chuàng)建和添加

GCD 提供了同步執(zhí)行任務(wù)的創(chuàng)建方法dispatch_sync和異步執(zhí)行任務(wù)創(chuàng)建方法dispatch_async推汽。

//同步執(zhí)行任務(wù)創(chuàng)建方法
dispatch_sync(queue, ^{
    //這里放同步執(zhí)行任務(wù)代碼
});

//異步執(zhí)行任務(wù)創(chuàng)建方法
dispatch_async(queue, ^{
    //這里放異步執(zhí)行任務(wù)代碼
});

四、對串行隊列的分析

串行隊列里的任務(wù)歧沪，會遵循FIFO規(guī)則依次調(diào)度執(zhí)行歹撒，由于任務(wù)的執(zhí)行方式分為同步執(zhí)行和異步執(zhí)行，所以串行隊列中的任務(wù)存在以下的情況：

全部都是同步執(zhí)行的任務(wù)

全部都是異步執(zhí)行的任務(wù)

既有同步執(zhí)行又有異步執(zhí)行的任務(wù)

線程死鎖

接下來通過具體示例來分析這幾種組合情況诊胞。

1. 全部都是同步執(zhí)行的任務(wù)

如下面代碼所示暖夭，往一個串行隊列中添加三個同步執(zhí)行任務(wù)，然后打印執(zhí)行結(jié)果撵孤。

//串行隊列+同步執(zhí)行任務(wù)
-(void)testSerialAndSync{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)2
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)3
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task3 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@" ==== end");
}

//打印結(jié)果
2020-11-15 01:16:07.499128+0800 GCDDemo[17257:70356957]  ==== method thread = <NSThread: 0x600001704100>{number = 1, name = main}
2020-11-15 01:16:07.499199+0800 GCDDemo[17257:70356957]  ==== begin
2020-11-15 01:16:09.500480+0800 GCDDemo[17257:70356957]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x600001704100>{number = 1, name = main}
2020-11-15 01:16:11.501599+0800 GCDDemo[17257:70356957]  ==== task2 thread = <NSThread: 0x600001704100>{number = 1, name = main}
2020-11-15 01:16:13.502912+0800 GCDDemo[17257:70356957]  ==== task3 thread = <NSThread: 0x600001704100>{number = 1, name = main}
2020-11-15 01:16:13.503060+0800 GCDDemo[17257:70356957]  ==== end

從打印結(jié)果可知迈着，三個任務(wù)均在當(dāng)前線程（主線程）里按順序依次執(zhí)行。因此邪码，當(dāng)一個串行隊列里都是同步執(zhí)行的任務(wù)裕菠，不會開辟新線程，所有任務(wù)均在當(dāng)前線程同步執(zhí)行闭专。

2. 全部都是異步執(zhí)行的任務(wù)

如下面代碼所示奴潘，往一個串行隊列中添加三個異步執(zhí)行任務(wù)旧烧，然后打印執(zhí)行結(jié)果。

//串行隊列+異步執(zhí)行任務(wù)
-(void)testSerialAndAsync{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)2
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)3
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        NSLog(@" ==== task3 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@" ==== end");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 10:12:25.065872+0800 GCDDemo[41263:73331602]  ==== method thread = <NSThread: 0x60000170c100>{number = 1, name = main}
2020-11-16 10:12:25.065953+0800 GCDDemo[41263:73331602]  ==== begin
2020-11-16 10:12:25.066017+0800 GCDDemo[41263:73331602]  ==== end
2020-11-16 10:12:28.071048+0800 GCDDemo[41263:73331984]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x60000175c2c0>{number = 2, name = (null)}
2020-11-16 10:12:30.074008+0800 GCDDemo[41263:73331984]  ==== task2 thread = <NSThread: 0x60000175c2c0>{number = 2, name = (null)}
2020-11-16 10:12:31.076458+0800 GCDDemo[41263:73331984]  ==== task3 thread = <NSThread: 0x60000175c2c0>{number = 2, name = (null)}

從打印結(jié)果可知画髓，這個過程中只新開啟了一條子線程掘剪，三個任務(wù)在子線程中按序依次執(zhí)行。因此奈虾，當(dāng)一個串行隊列里全是異步執(zhí)行的任務(wù)夺谁，只會開啟一個新線程，所有任務(wù)在這個線程里按順序同步執(zhí)行愚墓。

3. 既有同步執(zhí)行又有異步執(zhí)行的任務(wù)

如下面代碼所示予权，往一個串行隊列中穿插添加兩個同步執(zhí)行的任務(wù)和兩個異步執(zhí)行的任務(wù)。

//串行隊列+兩種方式執(zhí)行的任務(wù)
-(void)testSerial{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:4];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)2
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];
        NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)3
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task3 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)4
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        NSLog(@" ==== task4 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@" ==== end");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 14:25:03.502639+0800 GCDDemo[56034:75334852]  ==== method thread = <NSThread: 0x600001704140>{number = 1, name = main}
2020-11-16 14:25:03.502730+0800 GCDDemo[56034:75334852]  ==== begin
2020-11-16 14:25:07.503842+0800 GCDDemo[56034:75335420]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x600001749a80>{number = 2, name = (null)}
2020-11-16 14:25:10.505354+0800 GCDDemo[56034:75334852]  ==== task2 thread = <NSThread: 0x600001704140>{number = 1, name = main}
2020-11-16 14:25:12.506879+0800 GCDDemo[56034:75335420]  ==== task3 thread = <NSThread: 0x600001749a80>{number = 2, name = (null)}
2020-11-16 14:25:13.508375+0800 GCDDemo[56034:75334852]  ==== task4 thread = <NSThread: 0x600001704140>{number = 1, name = main}
2020-11-16 14:25:13.508554+0800 GCDDemo[56034:75334852]  ==== end

從打印結(jié)果可知浪册，這個過程中新開啟了一條子線程扫腺，兩個異步任務(wù)在子線程執(zhí)行，兩個同步任務(wù)在當(dāng)前線程（主線程）中執(zhí)行村象，且這4個任務(wù)是按順序依次執(zhí)行笆环。因此，當(dāng)一個串行隊列中既有同步執(zhí)行任務(wù)厚者，還有異步執(zhí)行任務(wù)時躁劣，會新開啟一個子線程，所有異步任務(wù)均在子線程上執(zhí)行库菲，所有同步任務(wù)均在當(dāng)前線程中執(zhí)行账忘，雖然是在兩個線程上執(zhí)行，但所有任務(wù)依舊按序同步執(zhí)行熙宇。

4. 線程死鎖

當(dāng)往一個串行隊列中添加同步執(zhí)行任務(wù)時鳖擒，若使用不當(dāng)，可能會導(dǎo)致線程死鎖烫止，這里對普通串行隊列和主隊列來分別進(jìn)行分析蒋荚。

普通串行隊列死鎖

-(void)testSerialAndSyncLock{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
        //添加同步執(zhí)行任務(wù)2
        dispatch_sync(queue, ^{
            
            [NSThread sleepForTimeInterval:2];
            NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
        });
    });
    
    NSLog(@" ==== end");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 14:48:47.797169+0800 GCDDemo[57469:75514015]  ==== method thread = <NSThread: 0x600001708640>{number = 1, name = main}
2020-11-16 14:48:47.797242+0800 GCDDemo[57469:75514015]  ==== begin
2020-11-16 14:48:47.797304+0800 GCDDemo[57469:75514015]  ==== end
2020-11-16 14:48:49.802076+0800 GCDDemo[57469:75514581]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x600001757dc0>{number = 2, name = (null)}

//報錯
Thread 1: EXC_BAD_INSTRUCTION (code=EXC_I386_INVOP, subcode=0x0)
dispatch_sync_f_slow

在這個例子中，先往串行隊列queue中添加一個異步執(zhí)行任務(wù)task1馆蠕，然后在task1里又往隊列中添加同步執(zhí)行任務(wù)task2期升。從前面的分析可知，task1會在子線程中執(zhí)行互躬，task2會在主線程中執(zhí)行播赁，但從打印結(jié)果可知，子線程死鎖了吨铸。

為什么會這樣呢行拢？從代碼邏輯可知，串行隊列queue里的任務(wù)情況如下圖所示：

由于是串行隊列，所以需要先執(zhí)行完task1舟奠，才能執(zhí)行task2竭缝。上文已說明，任務(wù)其實是寫在block里的代碼沼瘫，所以task1里具體包含sleepForTimeInterval抬纸、NSLog、dispatch_sync這三個操作耿戚，而執(zhí)行dispatch_sync操作湿故，必須要先執(zhí)行其block里的任務(wù)（也就是task2），所以這里完成task1的執(zhí)行需要先等待task2執(zhí)行完膜蛔，而task2的執(zhí)行又必須等待task1的完成坛猪，這樣就造成了兩個任務(wù)互相等待的局面，導(dǎo)致串行隊列阻塞皂股，使得正在執(zhí)行任務(wù)的子線程死鎖墅茉。

主隊列死鎖

-(void)testMainQueueAndSyncLock{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    
    NSLog(@" ==== end");
}

//執(zhí)行結(jié)果
2020-11-16 15:10:25.390210+0800 GCDDemo[58693:75674415]  ==== method thread = <NSThread: 0x600001709040>{number = 1, name = main}
2020-11-16 15:10:25.390282+0800 GCDDemo[58693:75674415]  ==== begin

//報錯
Thread 1: EXC_BAD_INSTRUCTION (code=EXC_I386_INVOP, subcode=0x0)
dispatch_sync_f_slow

這里主線程死鎖的原因和上面一樣，雖然說task1里沒有添加其他同步執(zhí)行任務(wù)呜呐，但是外層方法testMainQueueAndSyncLock本身就是添加在主隊列里的任務(wù)就斤，方法里包含了dispatch_sync操作，所以需要先執(zhí)行block里的任務(wù)（即task1）蘑辑。而這個dispatch_sync操作是將task1添加到主隊列中洋机，所以又需要先等外層方法testMainQueueAndSyncLock執(zhí)行完才能執(zhí)行task1，這樣就造成外層方法和task1互相等待洋魂，阻塞了主隊列绷旗，導(dǎo)致主線程死鎖。

主隊列+同步執(zhí)行不一定會死鎖

這里要特別說明一下副砍，之前有看過其他文章刁标，說主隊列+同步執(zhí)行一定會造成死鎖，其實是不準(zhǔn)確的址晕，只是因為“執(zhí)行主隊列+同步執(zhí)行的任務(wù)”本身也處在主隊列中同步執(zhí)行，所以會導(dǎo)致主線程死鎖顿锰。來看下面的例子:

-(void)testMainQueueAndSyncLock{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("lab", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
        //添加同步執(zhí)行任務(wù)2到主隊列中
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            
            [NSThread sleepForTimeInterval:2];
            NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
        });
    });

   //這里延遲8s
   [NSThread sleepForTimeInterval:8];
    NSLog(@" ==== end");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 15:22:38.153895+0800 GCDDemo[59402:75766119]  ==== method thread = <NSThread: 0x600001708280>{number = 1, name = main}
2020-11-16 15:22:38.153978+0800 GCDDemo[59402:75766119]  ==== begin
2020-11-16 15:22:40.156534+0800 GCDDemo[59402:75766421]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x60000174b440>{number = 2, name = (null)}
2020-11-16 15:22:46.154269+0800 GCDDemo[59402:75766119]  ==== end
2020-11-16 15:22:48.247564+0800 GCDDemo[59402:75766119]  ==== task2 thread = <NSThread: 0x600001708280>{number = 1, name = main}

這里先往一個串行隊列queue中添加一個異步執(zhí)行任務(wù)task1谨垃，再在tsak1里往主隊列中添加同步執(zhí)行任務(wù)task2，從執(zhí)行結(jié)果可知硼控，并未死鎖。通過代碼邏輯可知，在這個過程中存在兩個隊列：主隊列和串行隊列queue酥诽。串行隊列queue中只有一個異步執(zhí)行的任務(wù)task1爽锥，不會造成死鎖，所以主要看主隊列中的情況熏版。

主隊列里存在兩個同步執(zhí)行任務(wù)纷责，會先執(zhí)行任務(wù)外層方法testMainQueueAndSyncLock捍掺，再執(zhí)行task2。外層方法里包含了NSLog再膳、sleepForTimeInterval挺勿、dispatch_async這幾個操作，而執(zhí)行dispatch_async的操作不需要先將其block里的任務(wù)執(zhí)行完喂柒，所以可以直接將外層方法執(zhí)行完不瓶，然后再執(zhí)行另一個任務(wù)task2，這樣兩個任務(wù)不會互相等待灾杰，也就不會導(dǎo)致主線程死鎖蚊丐。

5. 串行隊列分析后的結(jié)論

根據(jù)上面的分析可知，串行隊列在各場景下的使用情況如下：

當(dāng)一個串行隊列里都是同步執(zhí)行的任務(wù)艳吠，不會開辟新線程麦备，所有任務(wù)均在當(dāng)前線程同步執(zhí)行。

當(dāng)一個串行隊列里全是異步執(zhí)行的任務(wù)讲竿，只會開啟一個新線程泥兰，所有任務(wù)在這個線程里按順序同步執(zhí)行。

當(dāng)一個串行隊列中既有同步執(zhí)行任務(wù)题禀，還有異步執(zhí)行任務(wù)時鞋诗，會新開啟一個子線程，所有異步任務(wù)均在子線程上執(zhí)行迈嘹，所有同步任務(wù)均在當(dāng)前線程中執(zhí)行削彬，雖然是在兩個線程上執(zhí)行，但所有任務(wù)依舊按序同步執(zhí)行秀仲。

若在某個串行隊列中使用當(dāng)前串行隊列+同步執(zhí)行任務(wù)融痛，則會阻塞當(dāng)前隊列，導(dǎo)致當(dāng)前線程死鎖神僵。

五雁刷、對并發(fā)隊列的分析

并發(fā)隊列也遵循FIFO原則，和串行隊列一樣保礼，也會存在以下幾種情況：

全部都是同步執(zhí)行的任務(wù)

全部都是同步執(zhí)行的任務(wù)

既有同步執(zhí)行又有異步執(zhí)行的任務(wù)

接下來也通過具體示例來分析這幾種組合情況沛励。

1. 全部都是同步執(zhí)行的任務(wù)

如下面代碼所示，往一個并發(fā)隊列中添加三個同步執(zhí)行任務(wù)炮障，然后打印執(zhí)行結(jié)果目派。

//并發(fā)隊列+同步執(zhí)行任務(wù)
-(void)testConcurrentAndSync{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)2
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)3
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        NSLog(@" ==== task3 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@" ==== end");
}

2020-11-16 16:03:40.559502+0800 GCDDemo[61734:76074945]  ==== method thread = <NSThread: 0x60000170ce40>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:03:40.559576+0800 GCDDemo[61734:76074945]  ==== begin
2020-11-16 16:03:43.559757+0800 GCDDemo[61734:76074945]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x60000170ce40>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:03:45.560417+0800 GCDDemo[61734:76074945]  ==== task2 thread = <NSThread: 0x60000170ce40>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:03:46.560727+0800 GCDDemo[61734:76074945]  ==== task3 thread = <NSThread: 0x60000170ce40>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:03:46.560801+0800 GCDDemo[61734:76074945]  ==== end

從打印結(jié)果可知，這三個任務(wù)均在主線程中按序執(zhí)行胁赢。因此企蹭，當(dāng)一個并發(fā)隊列里都是同步執(zhí)行的任務(wù)，不會開辟新線程，所有任務(wù)均在當(dāng)前線程同步執(zhí)行谅摄。

2. 全部都是異步執(zhí)行的任務(wù)

如下面代碼所示徒河，往一個并發(fā)隊列中添加三個異步執(zhí)行任務(wù)，然后打印執(zhí)行結(jié)果螟凭。

//并發(fā)隊列+異步執(zhí)行任務(wù)
-(void)testConcurrentAndAsync{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)2
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)3
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];
        NSLog(@" ==== task3 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@" ==== end");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 16:08:30.368449+0800 GCDDemo[62020:76112767]  ==== method thread = <NSThread: 0x600001708600>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:08:30.368531+0800 GCDDemo[62020:76112767]  ==== begin
2020-11-16 16:08:30.368594+0800 GCDDemo[62020:76112767]  ==== end
2020-11-16 16:08:31.369037+0800 GCDDemo[62020:76113117]  ==== task3 thread = <NSThread: 0x60000176a980>{number = 2, name = (null)}
2020-11-16 16:08:32.372892+0800 GCDDemo[62020:76113114]  ==== task2 thread = <NSThread: 0x60000176c2c0>{number = 3, name = (null)}
2020-11-16 16:08:33.373147+0800 GCDDemo[62020:76113116]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x600001767340>{number = 4, name = (null)}

從打印結(jié)果可知虚青，三個任務(wù)在三條不同的線程上異步執(zhí)行。因此螺男，當(dāng)一個并發(fā)隊列里都是異步執(zhí)行任務(wù)時棒厘，會給每一個任務(wù)開啟一條新線程，來異步執(zhí)行這些任務(wù)下隧。

3. 既有同步執(zhí)行又有異步執(zhí)行的任務(wù)

如下面代碼所示奢人，往一個并發(fā)隊列中穿插添加兩個同步執(zhí)行的任務(wù)和兩個異步執(zhí)行的任務(wù)。

//并發(fā)隊列+同步和異步執(zhí)行任務(wù)
-(void)testConcurrent{
    
    NSLog(@" ==== method thread = %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@" ==== begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)1
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:4];
        NSLog(@" ==== task1 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)2
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];
        NSLog(@" ==== task2 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加異步執(zhí)行任務(wù)3
    dispatch_async(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task3 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    //添加同步執(zhí)行任務(wù)4
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@" ==== task4 thread = %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@" ==== end");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 16:32:19.942009+0800 GCDDemo[63414:76291148]  ==== method thread = <NSThread: 0x600001704e80>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:32:19.942079+0800 GCDDemo[63414:76291148]  ==== begin
2020-11-16 16:32:22.942793+0800 GCDDemo[63414:76291148]  ==== task2 thread = <NSThread: 0x600001704e80>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:32:23.944156+0800 GCDDemo[63414:76291650]  ==== task1 thread = <NSThread: 0x600001742b00>{number = 2, name = (null)}
2020-11-16 16:32:24.943348+0800 GCDDemo[63414:76291148]  ==== task4 thread = <NSThread: 0x600001704e80>{number = 1, name = main}
2020-11-16 16:32:24.943353+0800 GCDDemo[63414:76291576]  ==== task3 thread = <NSThread: 0x600001742b80>{number = 3, name = (null)}
2020-11-16 16:32:24.943470+0800 GCDDemo[63414:76291148]  ==== end

從打印結(jié)果可知淆院，兩個同步任務(wù)均在主線程中按序執(zhí)行何乎，兩個異步任務(wù)在兩個不同的子線程中執(zhí)行（打印結(jié)果的順序后面再分析）。因此土辩，當(dāng)一個并發(fā)隊列中既有同步執(zhí)行任務(wù)支救，還有異步執(zhí)行任務(wù)時，會給每一個異步任務(wù)開啟一條新線程來異步執(zhí)行拷淘，而所有同步任務(wù)均在當(dāng)前線程中按順序執(zhí)行各墨。

4. 并發(fā)隊列分析后的結(jié)論

根據(jù)上面的分析可知，串行隊列在各場景下的使用情況如下：

當(dāng)一個并發(fā)隊列里都是同步執(zhí)行的任務(wù)启涯，不會開辟新線程贬堵，所有任務(wù)均在當(dāng)前線程同步執(zhí)行。

當(dāng)一個并發(fā)隊列里都是異步執(zhí)行任務(wù)時结洼，會給每一個任務(wù)開啟一條新線程黎做，來異步執(zhí)行這些任務(wù)

當(dāng)一個并發(fā)隊列中既有同步執(zhí)行任務(wù)，還有異步執(zhí)行任務(wù)時松忍，會給每一個異步任務(wù)開啟一條新線程來異步執(zhí)行蒸殿，而所有同步任務(wù)均在當(dāng)前線程中按順序執(zhí)行。

六鸣峭、同步函數(shù)和異步函數(shù)的耗時情況

對相同復(fù)雜度的任務(wù)來說伟桅，dispacth_sync和dispatch_async執(zhí)行時間是不一樣的。

dispacth_async

-(void)testAsync{
    
    CFAbsoluteTime time = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@" ==== async interval = %f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - time);
    });
    
    NSLog(@" ==== interval = %f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - time);
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 19:05:31.131300+0800 GCDDemo[72585:77510232]  ==== interval = 0.000019
2020-11-16 19:05:31.131308+0800 GCDDemo[72585:77510854]  ==== async interval = 0.000029

從打印結(jié)果可以看出叽掘，dispatch_async函數(shù)雖然先執(zhí)行，但執(zhí)行相同復(fù)雜度任務(wù)所需的時間玖雁，還是比直接執(zhí)行要久更扁。

dispacth_async和dispatch_sync

-(void)testAsyncAndSync{
    
    CFAbsoluteTime time = CFAbsoluteTimeGetCurrent();
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{

        NSLog(@" ==== async interval = %f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - time);
    });

    dispatch_sync(queue, ^{

        NSLog(@" ==== sync interval = %f", CFAbsoluteTimeGetCurrent() - time);
    });
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 19:09:08.919239+0800 GCDDemo[72810:77540305]  ==== sync interval = 0.000033
2020-11-16 19:09:08.919398+0800 GCDDemo[72810:77540590]  ==== async interval = 0.000214

從打印結(jié)果可知，執(zhí)行相同復(fù)雜度的任務(wù)時，dispatch_async要比dispatch_sync所需時間更長浓镜。

六溃列、面試題解析

學(xué)習(xí)了前面的知識后，接下來對幾個高頻次面試題的輸出結(jié)果進(jìn)行解析膛薛。

1. 并發(fā)隊列 + 異步執(zhí)行

-(void)interview1{
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@" ==== 1");
    dispatch_async(queue, ^{
       
        NSLog(@" ==== 2");
        dispatch_async(queue, ^{
           
            NSLog(@" ==== 3");
        });
        NSLog(@" ==== 4");
    });
    NSLog(@" ==== 5");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 19:17:51.449472+0800 GCDDemo[73315:77606414]  ==== 1
2020-11-16 19:17:51.449562+0800 GCDDemo[73315:77606414]  ==== 5
2020-11-16 19:17:51.449575+0800 GCDDemo[73315:77606769]  ==== 2
2020-11-16 19:17:51.449634+0800 GCDDemo[73315:77606769]  ==== 4
2020-11-16 19:17:51.449646+0800 GCDDemo[73315:77606768]  ==== 3

這道題比較簡單听隐，分析思路：先整體，再局部哄啄。

首先雅任，從整體上看，外層方法interview1是在主線程中執(zhí)行咨跌，里面的操作按順序執(zhí)行沪么，主要包含：NSLog(@" ==== 1")，dispatch_async锌半、NSLog(@" ==== 5")禽车。由于dispatch_async是異步執(zhí)行無需等待，且比直接執(zhí)行形同復(fù)雜度的任務(wù)耗時更久刊殉，所以會先輸出1殉摔，5，再輸出dispatch_async函數(shù)block里的打印记焊。
再看dispatch_async里的任務(wù)逸月，里面包含三個操作：NSLog(@" ==== 2")、dispatch_async亚亲、NSLog(@" ==== 4")彻采。這三個操作在新開啟的子線程里按順序執(zhí)行，和interview1里的操作一樣捌归，輸出順序為：2肛响、4、3惜索。

因此特笋，經(jīng)過分析得知，這道題的輸出順序為：1巾兆、5猎物、2、4角塑、3蔫磨。

這里將并發(fā)隊列改為串行隊列，輸出順序還是一樣圃伶，大家可以自己分析下堤如。

2. 并發(fā)隊列 + 異步函數(shù)嵌套同步函數(shù)

-(void)interview2{
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    NSLog(@" ==== 1");
    dispatch_async(queue, ^{
       
        NSLog(@" ==== 2");
        dispatch_sync(queue, ^{
           
            NSLog(@" ==== 3");
        });
        NSLog(@" ==== 4");
    });
    NSLog(@" ==== 5");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 19:44:38.915026+0800 GCDDemo[74906:77810083]  ==== 1
2020-11-16 19:44:38.915117+0800 GCDDemo[74906:77810083]  ==== 5
2020-11-16 19:44:38.915127+0800 GCDDemo[74906:77810255]  ==== 2
2020-11-16 19:44:38.915168+0800 GCDDemo[74906:77810255]  ==== 3
2020-11-16 19:44:38.915201+0800 GCDDemo[74906:77810255]  ==== 4

這道題只是在上一題上做個小改動蒲列，將里面的dispatch_async改為dispatch_sync。所以分析思路還是一樣：先整體搀罢，再局部蝗岖。

從整體上看，還是先輸出1榔至、5抵赢，再輸出dispatch_async函數(shù)block里的任務(wù)。
從dispatch_async里的任務(wù)來看唧取，三個操作NSLog(@" ==== 2")铅鲤、dispatch_sync以及NSLog(@" ==== 4")在新開的子線程中同步執(zhí)行，所以先輸出2兵怯，而dispatch_sync是同步函數(shù)彩匕，所以需要等待其block里的任務(wù)執(zhí)行完，才能執(zhí)行后面的任務(wù)媒区，所以先輸出3驼仪，再輸出4。

因此袜漩，經(jīng)過分析得知绪爸，這道題的輸出順序為：1、5宙攻、2奠货、3、4座掘。

3. 串行隊列 + 異步函數(shù)嵌套同步函數(shù)

-(void)interview3{
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    NSLog(@" ==== 1");
    dispatch_async(queue, ^{
       
        NSLog(@" ==== 2");
        dispatch_sync(queue, ^{
           
            NSLog(@" ==== 3");
        });
        NSLog(@" ==== 4");
    });
    NSLog(@" ==== 5");
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 20:06:27.263232+0800 GCDDemo[76170:77980426]  ==== 1
2020-11-16 20:06:27.263325+0800 GCDDemo[76170:77980426]  ==== 5
2020-11-16 20:06:27.263338+0800 GCDDemo[76170:77980465]  ==== 2

//報錯
Thread 1: EXC_BAD_INSTRUCTION (code=EXC_I386_INVOP, subcode=0x0)
dispatch_sync_f_slow

這里輸出1递惋、5、2后就報錯溢陪，因為任務(wù)互相等待萍虽，阻塞了串行隊列queue，導(dǎo)致子線程死鎖了（具體分析查在上文的『普通串行隊列死鎖』）形真。

4. 并發(fā)隊列 + 異步函數(shù)嵌套同步函數(shù)

-(void)interview4{
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@" ==== 1");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@" ==== 2");
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        
        NSLog(@" ==== 3");
    });
    NSLog(@" ==== 0");
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@" ==== 7");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@" ==== 8");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        
        NSLog(@" ==== 9");
    });
}

//打印結(jié)果
2020-11-16 21:36:24.898847+0800 GCDDemo[81805:78779526]  ==== 3
2020-11-16 21:36:24.898907+0800 GCDDemo[81805:78779885]  ==== 2
2020-11-16 21:36:24.898880+0800 GCDDemo[81805:78779883]  ==== 1
2020-11-16 21:36:24.898930+0800 GCDDemo[81805:78779526]  ==== 0
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這里的輸出結(jié)果只是其中的一種情況杉编，還有其他情況。從前面對并發(fā)隊列分析后的結(jié)論可知咆霜，當(dāng)一個并發(fā)隊列中既有同步執(zhí)行任務(wù)邓馒，還有異步執(zhí)行任務(wù)時，會給每一個異步任務(wù)開啟一條新線程來異步執(zhí)行蛾坯，而所有同步任務(wù)均在當(dāng)前線程中按順序執(zhí)行光酣。因此這題的分析思路：先同步，再異步脉课。

3和0的輸出是處于外層方法interview4中的同步執(zhí)行任務(wù)救军，所以0必定會在3后輸出改览。
7、8缤言、9三個輸出任務(wù)的dispatch_async操作是在外層方法interview4中同步執(zhí)行的，且在同步任務(wù)NSLog(@" ==== 0")后面视事，所以7胆萧、8、9必定在0后輸出俐东。
1跌穗、2、7虏辫、8蚌吸、9這五個輸出任務(wù)均在并發(fā)隊列queue中，且會在不同的子線程上異步執(zhí)行砌庄，不需要等待羹唠，所以它們的執(zhí)行不分先后。

因此娄昆，經(jīng)過分析可知佩微，0必定在3的后面輸出，7萌焰、8哺眯、9必定在0的后面輸出，而根據(jù)任務(wù)的復(fù)雜度不同扒俯，1奶卓，2在任何位置出現(xiàn)都有可能。

iOS原理多線程2 -- GCD詳解

iOS原理多線程2 -- GCD詳解

一餐胀、GCD簡介

二材彪、GCD的任務(wù)和隊列

1.任務(wù)

2.隊列（Dispatch Queue）

三衍菱、GCD的使用步驟

1.隊列的創(chuàng)建和獲取

2.任務(wù)的創(chuàng)建和添加

四、對串行隊列的分析

1. 全部都是同步執(zhí)行的任務(wù)

2. 全部都是異步執(zhí)行的任務(wù)

3. 既有同步執(zhí)行又有異步執(zhí)行的任務(wù)

4. 線程死鎖

5. 串行隊列分析后的結(jié)論

五雁刷、對并發(fā)隊列的分析

1. 全部都是同步執(zhí)行的任務(wù)

2. 全部都是異步執(zhí)行的任務(wù)

3. 既有同步執(zhí)行又有異步執(zhí)行的任務(wù)

4. 并發(fā)隊列分析后的結(jié)論

六鸣峭、同步函數(shù)和異步函數(shù)的耗時情況

六溃列、面試題解析

1. 并發(fā)隊列 + 異步執(zhí)行

2. 并發(fā)隊列 + 異步函數(shù)嵌套同步函數(shù)

3. 串行隊列 + 異步函數(shù)嵌套同步函數(shù)

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