一扶欣、多線程

1.1進(jìn)程與線程

進(jìn)程：進(jìn)程是指在系統(tǒng)中正在運(yùn)行的一個(gè)應(yīng)用程序；每個(gè)進(jìn)程之間是獨(dú)立的千扶，每個(gè)進(jìn)程均運(yùn)行在其專用的受保護(hù)的內(nèi)存空間內(nèi)宵蛀。

線程:線程是進(jìn)程的基本執(zhí)行單元，一個(gè)進(jìn)程的所有任務(wù)都在線程中執(zhí)行;進(jìn)程要想執(zhí)行任務(wù)县貌，必須要有線程术陶，進(jìn)程至少要有一條線程;程序啟動(dòng)回默認(rèn)開啟一條線程，即主線程煤痕。

多線程原理:同一時(shí)間單核CPU只能處理一個(gè)線程梧宫，即只有一個(gè)線程在執(zhí)行。多線程同時(shí)執(zhí)行是CPU快速的在多個(gè)線程之間切換摆碉，CPU調(diào)度線程的時(shí)間足夠快塘匣，就造成了多線程同時(shí)執(zhí)行的效果。如果線程非常多巷帝，CPU會(huì)在N個(gè)線程之間切換忌卤，消耗大量的CPU資源，每個(gè)線程被調(diào)度的次數(shù)會(huì)降低楞泼，線程的執(zhí)行效率也會(huì)降低驰徊。

多線程技術(shù)方案：

1.2 任務(wù)

任務(wù)是指執(zhí)行的操作，簡(jiǎn)單說就是在線程中執(zhí)行的那段代碼张漂。在GCD中是放在block中的晶默。

任務(wù)的執(zhí)行有兩種方式：同步執(zhí)行和異步執(zhí)行。兩者的區(qū)別主要在于是否等待隊(duì)列中的任務(wù)執(zhí)行完畢航攒，以及是否具備開啟新線程的能力荤胁。

• 同步執(zhí)行（sync）：同步添加任務(wù)到指定的隊(duì)列中，在添加的任務(wù)執(zhí)行結(jié)束前會(huì)一直等待屎债，直到隊(duì)列里的任務(wù)完成后再繼續(xù)執(zhí)行；只能在當(dāng)前線程執(zhí)行任務(wù)垢油，不具備開啟新線程的能力盆驹。加入方式dispatch_sync。
• 異步執(zhí)行（async）：異步添加任務(wù)到指定隊(duì)列滩愁，不會(huì)做任何等待躯喇，可以繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)；可以在新的線程執(zhí)行任務(wù)硝枉，具備開啟新線程的能力廉丽，但是并不一定開啟新線程，這跟任務(wù)所在的隊(duì)列有關(guān)妻味。加入方式dispatch_async正压。

任務(wù)執(zhí)行速度的影響因素：1.CPU。2.線程狀態(tài)责球。3.任務(wù)的復(fù)雜度焦履。4.任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。其中任務(wù)的優(yōu)先級(jí)包括用戶指定的qualityService（userInteractive雏逾， userInitiated嘉裤，utility，background栖博，default）屑宠；等待的頻繁程度(不執(zhí)行)。

二仇让、GCD

隊(duì)列（Dispatch Queue）指的是執(zhí)行任務(wù)的等待隊(duì)列典奉，即用來存放任務(wù)的隊(duì)列。隊(duì)列采用FIFO(先進(jìn)先出)的原則丧叽，新任務(wù)總是被插入到隊(duì)列的末尾秋柄，讀取任務(wù)的時(shí)候總是從隊(duì)列的頭部開始讀取，每讀取一個(gè)任務(wù)蠢正，則從隊(duì)列中釋放一個(gè)任務(wù)骇笔。

GCD中有2種隊(duì)列：串行隊(duì)列和并發(fā)隊(duì)列谆焊，兩者均遵循FIFO的原則脐瑰，不同點(diǎn)在于執(zhí)行的順序以及開啟線程的數(shù)量。

• 串行隊(duì)列(Serial Dispatch Queue):只開啟一個(gè)線程，一個(gè)任務(wù)執(zhí)行完畢才會(huì)執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)幻碱。每次只有一個(gè)任務(wù)被執(zhí)行。
• 并發(fā)隊(duì)列(Concurrent Dispatch Queue):可以開啟多個(gè)線程院尔，并且同時(shí)執(zhí)行任務(wù)御板。可以讓多個(gè)任務(wù)同時(shí)執(zhí)行虚吟。

隊(duì)列的創(chuàng)建：可以使用dispatch_queue_create創(chuàng)建寸认，該方法需要傳入2個(gè)參數(shù):第一個(gè)參數(shù)表示隊(duì)列的標(biāo)識(shí)，可為空串慰；第二個(gè)參數(shù)用來識(shí)別是串行隊(duì)列還是并發(fā)隊(duì)列偏塞，DISPATCH_QUEUE_SERIAL(==NULL)標(biāo)識(shí)串行隊(duì)列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT

//串行隊(duì)列
dispatch_queue_t s = dispatch_queue_create("com.appex.queue.serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
//并發(fā)隊(duì)列
dispatch_queue_t c = dispatch_queue_create("com.appex.queue.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

主隊(duì)列：主隊(duì)列(Main Dispatch Queue)是一種特殊的串行隊(duì)列邦鲫，說它特殊是因?yàn)槟J(rèn)情況下代碼就在主隊(duì)列中灸叼，主隊(duì)列的代碼又都會(huì)放在主線程中執(zhí)行。獲取方式：

//獲取主隊(duì)列
dispatch_group_t main = dispatch_get_main_queue();

全局并發(fā)隊(duì)列：全局并發(fā)隊(duì)列是(Global Dispatch Queue)是系統(tǒng)提供的并發(fā)隊(duì)列庆捺，獲取方法：

//獲取全局并發(fā)隊(duì)列
dispatch_queue_t global = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//第一個(gè)參數(shù)表示優(yōu)先級(jí)的高低古今，一般傳`DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT`
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH       
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT    
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW      
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND 
//第二個(gè)參數(shù)暫時(shí)沒用，傳0即可滔以。

如果當(dāng)前在主線程捉腥，按照隊(duì)列的串行和并發(fā)，任務(wù)的同步和異步特性組合你画，我們歸納如下:

/*死鎖案例-1*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_async(queue, ^{
    /*async沒有開啟新線程但狭，以下代碼在主線程中運(yùn)行*/
    NSLog(@"開始:%@", [NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(queue, ^{
         NSLog(@"sync:%@", [NSThread currentThread]);
     });
     NSLog(@"結(jié)束:%@", [NSThread currentThread]);
});

在主線程中，向主隊(duì)列添加同步任務(wù)會(huì)死鎖撬即。這是因?yàn)樘砑拥娜蝿?wù)和主隊(duì)列自身的任務(wù)相互等待立磁，阻塞了主隊(duì)列，最終造成主隊(duì)列所載的線程(主線程)死鎖剥槐。如果在其他線程向主隊(duì)列添加同步任務(wù)唱歧，則不會(huì)死鎖。

/*死鎖案例-2*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.app.serial", 0);
dispatch_async(queue, ^{
    /*async開啟1條新線程粒竖，以下代碼在子線程中運(yùn)行*/
    NSLog(@"開始:%@", [NSThread currentThread]);
    dispatch_sync(queue, ^{
         NSLog(@"sync:%@", [NSThread currentThread]);
   });
   NSLog(@"結(jié)束:%@", [NSThread currentThread]);
});

在子線程中颅崩，向串行隊(duì)列添加同步任務(wù)會(huì)死鎖。這是因?yàn)樘砑拥娜蝿?wù)和串行隊(duì)列自身的任務(wù)相互等待蕊苗，阻塞了串行隊(duì)列沿后，最終造成串行隊(duì)列所在的線程(子線程)死鎖。如果在其他線程向該隊(duì)列添加同步任務(wù)朽砰，則不會(huì)死鎖尖滚。

以上案例可以概括為在一個(gè)串行隊(duì)列所在的線程喉刘，向該隊(duì)列添加同步任務(wù)會(huì)造成串行隊(duì)列追加的任務(wù)和原有的任務(wù)相互等待而阻塞當(dāng)前線程。

三漆弄、GCD其他常用函數(shù)

3.1 dispatch_after:表示在某個(gè)隊(duì)列中異步延遲執(zhí)行任務(wù)

void dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t work){
    _dispatch_after(when, queue, NULL, work, true);
}

第一個(gè)參數(shù)when表示開始的時(shí)間睦裳，通常在現(xiàn)在的時(shí)間時(shí)間的基礎(chǔ)上加時(shí)間，如dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, NSEC_PER_SEC * 2)表示2秒之后撼唾；第二個(gè)參數(shù)queue傳入隊(duì)列廉邑，第三個(gè)參數(shù)work傳入任務(wù)的block代碼。
常規(guī)用法如下：

NSLog(@"開始:%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, NSEC_PER_SEC * 2), dispatch_get_main_queue(), ^{
   NSLog(@"after:%@", [NSThread currentThread]);
});

3.2 dispatch_once:代碼只執(zhí)行一次

void dispatch_once(dispatch_once_t *val, dispatch_block_t block){
    dispatch_once_f(val, block, _dispatch_Block_invoke(block));
}

第一個(gè)參數(shù)val傳入一個(gè)dispatch_once_t類型的指針地址倒谷，第二個(gè)參數(shù)block傳入只執(zhí)行一次的block任務(wù)蛛蒙。
常規(guī)用法：

@interface NXDownloader : NSObject
+ (NXDownloader *)downloader;
@end

@implementation NXDownloader
+ (NXDownloader *)downloader{
    static dispatch_once_t t;
    static NXDownloader *sharedInstance;
    dispatch_once(&t, ^{
        sharedInstance = [[NXDownloader alloc] init];
    });
    return sharedInstance;
}
@end

這樣我們通過NXDownloader *downloader = [NXDownloader downloader];獲取到的實(shí)例都是同一個(gè)，而且是線程安全的渤愁。

3.3dispatch_barrier_async/dispatch_barrier_sync：柵欄函數(shù)

柵欄函數(shù)的作用就是隔離柵欄函數(shù)之前與之后的代碼執(zhí)行牵祟，只有前面的代碼執(zhí)行完畢才會(huì)執(zhí)行后面的代碼，函數(shù)如下:

void dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t dq, dispatch_block_t work){
    ...
}

void dispatch_barrier_sync(dispatch_queue_t dq, dispatch_block_t work){
    ...
}

柵欄函數(shù)的第一個(gè)參數(shù)dq接收一個(gè)隊(duì)列猴伶，按照代碼注釋的說明，這里需要傳入一個(gè)并發(fā)隊(duì)列才會(huì)真正的發(fā)揮柵欄函數(shù)的功能塌西，如果傳入的dq是個(gè)串行隊(duì)列他挎，則函數(shù)的表現(xiàn)與dispatch_barrier_async和dispatch_barrier_sync表現(xiàn)一樣。

那么這里的async和sync的作用有什么不同呢捡需？看如下代碼：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.app.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"1:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"2:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"3:%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"0-0:%@",[NSThread currentThread]);

//dispatch_barrier_async或dispatch_barrier_sync
dispatch_barrier_async(queue, ^{
    sleep(2);
    NSLog(@"barrier:%@", [NSThread currentThread]);
});

NSLog(@"0-1:%@",[NSThread currentThread]);
dispatch_async(queue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"4:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"5:%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
    sleep(1);
    NSLog(@"6:%@", [NSThread currentThread]);
});

多次打印办桨，結(jié)果如下:

async.png

sync.png

執(zhí)行結(jié)果顯示：{1,2,3}執(zhí)行的順序是不確定，{4,5,6}執(zhí)行順序也是不確定的站辉，可以確定的是{1,2,3}執(zhí)行完畢后執(zhí)行barrier呢撞，再執(zhí)行{4,5,6}。在async的情況下0-0饰剥，0-1最先執(zhí)行殊霞。而sync的情況下0-0在barrier之前執(zhí)行，0-1在barrier之后執(zhí)行汰蓉。也就是sync會(huì)如同dispatch_sync一樣執(zhí)行完畢后再執(zhí)行后面的代碼绷蹲。并且在sync的情況下barrier任務(wù)會(huì)在原有的線程（這里是主線程）中執(zhí)行。

還需要注意一點(diǎn)顾孽，柵欄函數(shù)的只在自定義的并發(fā)隊(duì)列才會(huì)生效祝钢，這一點(diǎn)也好理解，因?yàn)椴l(fā)隊(duì)列若厚，系統(tǒng)也會(huì)向里邊添加任務(wù)拦英，我們?cè)O(shè)置一個(gè)柵欄那么后續(xù)加入的系統(tǒng)任務(wù)豈不是要等待柵欄執(zhí)行完畢？這顯然不合理测秸。

3.4dispatch_group疤估，隊(duì)列組

隊(duì)列組簡(jiǎn)言之就是一組任務(wù)執(zhí)行完畢后會(huì)有一個(gè)單獨(dú)的回調(diào)灾常。

//隊(duì)列組的創(chuàng)建
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
//添加任務(wù)
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.app.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
    NSLog(@"執(zhí)行");
});
//任務(wù)執(zhí)行完畢的回掉
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
      NSLog(@"結(jié)束:%@");
});

其中dispatch_group_async會(huì)把任務(wù)放入隊(duì)列,再把隊(duì)列放入隊(duì)列組。也可以用dispatch_group_enter和dispatch_group_leave成對(duì)使用做裙。 dispatch_group_notify會(huì)在任務(wù)執(zhí)行完畢后回調(diào)岗憋，你可以指定一個(gè)隊(duì)列繼續(xù)做其他事情。還有一個(gè)不太常用的dispatch_group_wait函數(shù)锚贱，這個(gè)函數(shù)第一個(gè)參數(shù)傳入一個(gè)group仔戈，第二個(gè)參數(shù)傳入一個(gè)time，這個(gè)時(shí)間指定的是dispatch_group_wait之后的代碼等待的最大時(shí)間,假定這里設(shè)定的時(shí)間是3秒拧廊，如果前面的任務(wù)2秒執(zhí)行完畢监徘，那么wait后面的代碼會(huì)在2秒后執(zhí)行。如果前面的任務(wù)4秒執(zhí)行完畢吧碾，那么wait后面的代碼會(huì)在第3秒的時(shí)候開始執(zhí)行凰盔。

dispatch_group_notify案例

//dispatch_group_notify案例：
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.app.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

for (int i= 0; i < 10; i++){
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"%d:%@", i, [NSThread currentThread]);
    });

    /*以上三行代碼等價(jià)于
    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_async(queue, ^{
         NSLog(@"%d:%@", i, [NSThread currentThread]);
         dispatch_group_leave(group);
    });
    */
}

dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"結(jié)束:%@", [NSThread currentThread]);
});

dispatch_group_wait案例

//dispatch_group_wait案例
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.app.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

for (int i= 0; i < 10; i++){
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        sleep(2);
        NSLog(@"%d:%@", i, [NSThread currentThread]);
    });
}
//dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, NSEC_PER_SEC*2)
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"結(jié)束:%@", [NSThread currentThread]);

這個(gè)場(chǎng)景在實(shí)際開發(fā)中使用較多，比如現(xiàn)在有一組網(wǎng)絡(luò)圖片需要分享到某個(gè)平臺(tái)倦春，我們需要等待多張網(wǎng)絡(luò)圖片全部下載完畢后才能開始分享户敬。