回顧

在上篇博客已經(jīng)對GCD的sync同步函數(shù)產(chǎn)生死鎖的情況，進行了底層的源碼探索分析冠胯，那么本篇博客繼續(xù)源碼的探索分析火诸！

在這里插入圖片描述

iOS底層探索之多線程(一)—進程和線程

iOS底層探索之多線程(二)—線程和鎖

iOS底層探索之多線程(三)—初識GCD

iOS底層探索之多線程(四)—GCD的隊列

iOS底層探索之多線程(五)—GCD不同隊列源碼分析

iOS底層探索之多線程(六)—GCD源碼分析(sync 同步函數(shù)、async 異步函數(shù))

iOS底層探索之多線程(七)—GCD源碼分析(死鎖的原因)

1. 全局并發(fā)隊列+同步函數(shù)

dq->dq_width == 1為串行隊列荠察，那么并發(fā)隊列該怎么走呢置蜀？
如下圖，走的是下面的框框中流程

_dispatch_sync_f_inline

但是這么多的分支悉盆，到底是走的哪一個呢盯荤？通過對_dispatch_sync_f_slow、 _dispatch_sync_recurse 焕盟、_dispatch_introspection_sync_begin 秋秤、_dispatch_sync_invoke_and_complete方法下符號斷點，進行跟蹤調(diào)試脚翘。

• 符號斷點調(diào)試

符號斷點調(diào)試

通過下符號斷點跟蹤灼卢，發(fā)現(xiàn)走了_dispatch_sync_f_slow，如下圖所示：

斷點在_dispatch_sync_f_slow處

通過閱讀源碼堰怨，發(fā)現(xiàn)一個有意思的事情芥玉，就是_dispatch_sync_invoke_and_complete方法

_dispatch_sync_invoke_and_complete

• _dispatch_sync_invoke_and_complete

_dispatch_sync_invoke_and_complete

在這個_dispatch_sync_invoke_and_complete方法的第三個參數(shù)是func也是需要執(zhí)行的任務(wù)，但是 func的后面的整體也是一個參數(shù)备图，也就是DISPATCH_TRACE_ARG( _dispatch_trace_item_sync_push_pop(dq, ctxt, func, dc_flags)) 整體為一個參數(shù)灿巧，這就有意思了，中間居然沒有逗號分隔開揽涮。老鐵抠藕，你這很特別啊蒋困！夠長的岸芩啤！
那么去DISPATCH_TRACE_ARG定義看看

DISPATCH_TRACE_ARG

在DISPATCH_TRACE_ARG的宏定義里面，你們有沒有發(fā)現(xiàn)零院，這里居然把逗號放在了里面溉跃，好家伙，宏定義里面還可以這么玩告抄，蘋果工程師還真有意思哈撰茎！

DISPATCH_TRACE_ARG

通過全局的搜索，發(fā)現(xiàn)這個宏定義有兩處打洼，一個有逗號龄糊，一個沒有逗號，這就是根據(jù)不同的條件募疮，進行設(shè)置炫惩，相當(dāng)于是一個可選的參數(shù)，這一波操作又是非常的細(xì)節(jié)了阿浓！

既然下符合斷點會走_dispatch_sync_f_slow方法他嚷，現(xiàn)在就去看看這個方法

• _dispatch_sync_f_slow

_dispatch_sync_f_slow

這里又是很多的分支，又通過下符合斷點搔扁，發(fā)現(xiàn)走的是_dispatch_sync_function_invoke方法里面

• _dispatch_sync_function_invoke

static void
_dispatch_sync_function_invoke(dispatch_queue_class_t dq, void *ctxt,
        dispatch_function_t func)
{
    _dispatch_sync_function_invoke_inline(dq, ctxt, func);
}

• _dispatch_sync_function_invoke_inline

static inline void
_dispatch_sync_function_invoke_inline(dispatch_queue_class_t dq, void *ctxt,
        dispatch_function_t func)
{
    dispatch_thread_frame_s dtf;
    _dispatch_thread_frame_push(&dtf, dq);
    _dispatch_client_callout(ctxt, func);
    _dispatch_perfmon_workitem_inc();
    _dispatch_thread_frame_pop(&dtf);
}

• push 之后調(diào)用callout執(zhí)行爸舒，最后再 pop蟋字，所以可以同步的執(zhí)行任務(wù)

2. 異步函數(shù)

dispatch_async異步函數(shù)的任務(wù)稿蹲，是包裝在 qos里面的，那么現(xiàn)在跟蹤流程鹊奖，去看看

• dispatch_async

  
  
  dispatch_async
• _dispatch_continuation_async

_dispatch_continuation_async

• dx_push

dx_push

搜索dx_push調(diào)用的地方

在這里插入圖片描述

這里就先去看看并發(fā)隊列里面的dq_push吧苛聘，

• _dispatch_lane_concurrent_push

_dispatch_lane_concurrent_push

這里if里面有對柵欄函數(shù)（_dispatch_object_is_barrier）的判斷，柵欄函數(shù)這里就不分析了忠聚，后續(xù)的博客里面會分析的设哗。

在_dispatch_lane_concurrent_push里面會去調(diào)用_dispatch_lane_push方法，在上面搜索dx_push的圖里面两蟀，可以看到网梢，在串行隊列里面是直接調(diào)用了_dispatch_lane_push，也就是說串行和并發(fā)都會走這個方法赂毯。

• _dispatch_lane_push

_dispatch_lane_push

最后去調(diào)用dx_wakeup战虏，再去搜索看看

dx_wakeup

dx_wakeup 是一個宏定義，看看dq_wakeup哪里調(diào)用了

dx_wakeup調(diào)用地方

如上圖可以發(fā)現(xiàn)党涕，串行和并發(fā)都是_dispatch_lane_wakeup烦感，全局的是_dispatch_root_queue_wakeup

_dispatch_lane_wakeup

• _dispatch_queue_wakeup

_dispatch_queue_wakeup

通過下符合斷點會走_dispatch_lane_class_barrier_complete

_dispatch_lane_class_barrier_complete

_dispatch_lane_class_barrier_complete里面循環(huán)遞歸一些，操作膛堤，還看到了一個系統(tǒng)的函數(shù)os_atomic_rmw_loop2o手趣，在這個方法里面要么返回dx_wakeup或者做其他的一些處理。

全局并發(fā)隊列會調(diào)用_dispatch_root_queue_push方法肥荔。通過下符號斷點绿渣，跟蹤源碼朝群，最終定位到一個重要的方法_dispatch_root_queue_poke_slow

dispatch_root_queue_push_inline(dispatch_queue_global_t dq,
        dispatch_object_t _head, dispatch_object_t _tail, int n)
{
    struct dispatch_object_s *hd = _head._do, *tl = _tail._do;
    if (unlikely(os_mpsc_push_list(os_mpsc(dq, dq_items), hd, tl, do_next))) {
        return _dispatch_root_queue_poke(dq, n, 0);
    }
}

• _dispatch_root_queue_poke

  
  
  _dispatch_root_queue_poke
• _dispatch_root_queue_poke_slow

_dispatch_root_queue_poke_slow

_dispatch_root_queues_init方法使用了單例。

static inline void
_dispatch_root_queues_init(void)
{
    dispatch_once_f(&_dispatch_root_queues_pred, NULL,
    _dispatch_root_queues_init_once);
}

在該方法中中符，采用單例的方式進行了線程池的初始化處理潜圃、工作隊列的配置、工作隊列的初始化等工作舟茶。同時這里有一個關(guān)鍵的設(shè)置谭期，執(zhí)行函數(shù)的設(shè)置，也就是將任務(wù)執(zhí)行的函數(shù)被統(tǒng)一設(shè)置成了_dispatch_worker_thread2吧凉。見下圖：

_dispatch_root_queues_init_once

調(diào)用執(zhí)行是通過workloop工作循環(huán)調(diào)用起來的隧出，也就是說并不是及時調(diào)用的，而是通過os完成調(diào)用阀捅，說明異步調(diào)用的關(guān)鍵是在需要執(zhí)行的時候能夠獲取對應(yīng)的方法胀瞪，進行異步處理，而同步函數(shù)是直接調(diào)用饲鄙。

在上面的流程中_dispatch_root_queue_poke_slow方法凄诞，還沒有繼續(xù)分析，現(xiàn)在就去分析忍级，如果是全局隊列帆谍，此時會創(chuàng)建線程進行執(zhí)行任務(wù)

全局隊列處理

對線程池進行處理，從線程池中獲取線程轴咱，執(zhí)行任務(wù)汛蝙，同時判斷線程池的變化

線程池進行處理

remaining可以理解為當(dāng)前可用線程數(shù)，當(dāng)可用線程數(shù)等于0時朴肺，線程池已滿pthread pool is full窖剑，直接return。底層通過pthread完成線程的開辟

在這里插入圖片描述

就是_dispatch_worker_thread2是通過pthread完成oc_atmoic原子觸發(fā)

那么我們的線程可以開辟多少線程條呢戈稿？

線程池初始化

隊列線程池的大小為：dgq_thread_pool_size西土。dgq_thread_pool_size = thread_pool_size ，默認(rèn)大小如下：

DISPATCH_WORKQ_MAX_PTHREAD_COUNT

255表示理論上線程池的最大數(shù)量鞍盗。但是實際能開辟多少呢需了，這個不確定。在蘋果官方完整Thread Management中橡疼，有相關(guān)的說明援所，輔助線程的最小允許堆棧大小為 16KB，并且堆棧大小必須是4KB 的倍數(shù)欣除。見下圖：

Thread Management

3. 單例

上面提到了單例，那么接下來就去分析一下單例
來看看簡單的單例使用：

   static dispatch_once_t token;

   dispatch_once(&token, ^{
       // 代碼執(zhí)行
   });

• 單例的定義如下：

  
  
  單例定義

void
_dispatch_once(dispatch_once_t *predicate,
        DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block)
{
    if (DISPATCH_EXPECT(*predicate, ~0l) != ~0l) {
        dispatch_once(predicate, block);
    } else {
        dispatch_compiler_barrier();
    }
    DISPATCH_COMPILER_CAN_ASSUME(*predicate == ~0l);
}
#undef dispatch_once
#define dispatch_once _dispatch_once
#endif
#endif // DISPATCH_ONCE_INLINE_FASTPATH

針對不同的情況作了一些特殊處理恼除，比如柵欄函數(shù)等踪旷，這里只分析dispatch_once，進入dispatch_once實現(xiàn)

dispatch_once

在這里插入圖片描述

• _dispatch_once_gate_tryenter

static inline bool
_dispatch_once_gate_tryenter(dispatch_once_gate_t l)
{
    return os_atomic_cmpxchg(&l->dgo_once, DLOCK_ONCE_UNLOCKED,
            (uintptr_t)_dispatch_lock_value_for_self(), relaxed);
}

_dispatch_once_gate_tryenter里面是進行原子操作，就是鎖的處理弹澎，如果之前沒有執(zhí)行過，原子處理會比較它狀態(tài)努咐，進行解鎖苦蒿，最終會返回一個bool值，多線程情況下渗稍，只有一個能夠獲取鎖返回yes佩迟。

if (_dispatch_once_gate_tryenter(l)) {
        return _dispatch_once_callout(l, ctxt, func);
    }

通過_dispatch_lock_value_for_self上了一把鎖，保證多線程安全竿屹。如果返回yes报强，就會執(zhí)行_dispatch_once_callout方法，執(zhí)行單例對應(yīng)的任務(wù)拱燃，并對外廣播

• _dispatch_once_callout

static void
_dispatch_once_callout(dispatch_once_gate_t l, void *ctxt,
        dispatch_function_t func)
{
    _dispatch_client_callout(ctxt, func);
    _dispatch_once_gate_broadcast(l);
}

• _dispatch_client_callout執(zhí)行任務(wù)

• _dispatch_once_gate_broadcast對外廣播秉溉，標(biāo)記為 done

• _dispatch_once_gate_broadcast廣播

_dispatch_once_gate_broadcast

• _dispatch_once_mark_done

_dispatch_once_mark_done

os_atomic_cmpxchg是一個宏定義，先進行比較再改變弄跌，先比較 dgo甲喝，在設(shè)置標(biāo)記為DLOCK_ONCE_DONE也就是done

os_atomic_cmpxchg

當(dāng)token標(biāo)記為done之后，就會直接返回铛只，如存在多線程處理埠胖，沒有獲取鎖的情況，就會調(diào)用_dispatch_once_wait淳玩，如下下：

單例執(zhí)行方法

_dispatch_once_wait

那么任務(wù)的執(zhí)行交給誰了呢圈盔？

堆棧信息

通過打印堆棧信息，發(fā)現(xiàn)是交給了下層的線程悄雅，通過一些包裝驱敲，給了底層的pthread

image

這里的執(zhí)行是通過工作循環(huán)workloop,工作循環(huán)的調(diào)起受 OS（受 CPU調(diào)度執(zhí)行的众眨。）管控的，異步線程的異步體現(xiàn)在哪里呢容诬？就是體現(xiàn)在是否可以獲得娩梨，而不是立即執(zhí)行，而同步函數(shù)是直接調(diào)用執(zhí)行的览徒，而這里并沒有看到異步的直接調(diào)用執(zhí)行狈定。

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