簡介
GCD（Grand Central Dispatch）是在macOS10.6提出來的守屉，后來在iOS4.0被引入痴昧。GCD的引入主要是它的使用比傳統(tǒng)的多線程方案如NSThread、NSOperationQueue赂苗、NSInvocationOperation使用起來更加方便独榴，并且GCD的運作是在系統(tǒng)級實現(xiàn)的。由于是作為系統(tǒng)的一部分來實現(xiàn)的结澄，因此比以前的線程更加有效盯质。
同時GCD使用了block語法袁串，在書寫上變得更加簡潔。
至于什么是多線程呼巷，多線程編程的優(yōu)缺點這里就不探討了囱修，主要討論一下GCD的使用。
Dispatch Queue介紹
關于GCD王悍，蘋果所給出最直接的描述是：將想要執(zhí)行的任務添加到Dispatch Queue中破镰。因此Dispatch Queue將是接下來討論的關鍵。
先來看下面這段代碼：
dispatch_async(queue, ^{
// 要執(zhí)行的任務
});
dispatch_async()是向隊列中添加任務的函數(shù)压储。這段代碼是將要執(zhí)行的任務以block代碼塊的形式作為參數(shù)鲜漩，添加到queue的隊列中，而queue則會按照順序處理隊列中的任務集惋。
另外孕似，Dispatch Queue以處理方式的不同，分為兩種：
Serial Dispatch Queue刮刑，順序依次執(zhí)行喉祭，只有隊列中前一個任務執(zhí)行完成，后一個才可以開始雷绢。也就是我們常說的串行隊列泛烙。
Concurrent Dispatch Queue，并發(fā)執(zhí)行翘紊，將隊列中的任務依次添加到并行的線程中蔽氨，同時執(zhí)行。也就是我們常說的并行隊列帆疟。??注意：能夠同時執(zhí)行任務的個數(shù)取決于系統(tǒng)當前的處理能力鹉究。
??注意：Dispatch Queue隊列并不是指我們印象中的線程，它是任務隊列踪宠，它只負責任務的管理調度坊饶，并不進行任務的執(zhí)行操作，任務的執(zhí)行是由Dispatch Queue分配的線程來完成的
Dispatch Queue創(chuàng)建
在了解了什么是Dispatch Queue后殴蓬，來看一下Dispatch Queue是如何得到的，先來看一段代碼：
dispatch_queue_t aSerialDispatchQueue =
dispatch_queue_create("MySerialDispatchQueue", NULL);
這段代碼就是通過dispatch_queue_create()函數(shù)得到一個Dispatch Queue蟋滴。
其中染厅，第一個參數(shù)是指Dispatch Queue的名稱，可以設置為NULL但是不建議這樣做津函，因為在Xcode和Instruments調試的時候都會以設置的這個參數(shù)作為展示名稱肖粮，所以建議創(chuàng)建的每一個Dispatch Queue都設置一個合適的名稱；
函數(shù)的第二個參數(shù)設置成了NULL尔苦，此時得到的是Serial Dispatch Queue類型的隊列涩馆，也可以直接設置第二個參數(shù)為DISPATCH_QUEUE_SERIAL行施，就像這樣：
dispatch_queue_t aSerialDispatchQueue =
dispatch_queue_create("MySerialDispatchQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
如果我們想得到一個Concurrent Dispatch Queue類型的隊列，第二個參數(shù)要設置為DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT魂那，就像這樣：
dispatch_queue_t aConcurrentDispatchQueue =
dispatch_queue_create("MyConcurrentDispatchQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
得到的返回值的類型都為dispatch_queue_t蛾号。
驗證
下面用代碼來驗證一下這兩種隊列是否像上邊說的那樣執(zhí)行的。
先來驗證一下Serial Dispatch Queue：
dispatch_queue_t serialQueue
= dispatch_queue_create("queue_1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(serialQueue, ^{
NSLog(@"任務1 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:3.f];
NSLog(@"任務1 stop");
});
dispatch_async(serialQueue, ^{
NSLog(@"任務2 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:2.f];
NSLog(@"任務2 stop");
});
dispatch_async(serialQueue, ^{
NSLog(@"任務3 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:1.f];
NSLog(@"任務3 stop");
});
看一下打印結果：
再來驗證一下Concurrent Dispatch Queue：
dispatch_queue_t concurrentQueue
= dispatch_queue_create("queue_2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(concurrentQueue, ^{
NSLog(@"任務1 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:3.f];
NSLog(@"任務1 stop");
});
dispatch_async(concurrentQueue, ^{
NSLog(@"任務2 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:2.f];
NSLog(@"任務2 stop");
});
dispatch_async(concurrentQueue, ^{
NSLog(@"任務3 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:1.f];
NSLog(@"任務3 stop");
});
看一下打印結果：
多個Dispatch Queue之間的關系
通過上面的驗證確實可以看出Serial Dispatch Queue是串行執(zhí)行涯雅、Concurrent Dispatch Queue是并行執(zhí)行的鲜结。那如果我們創(chuàng)建多個Serial Dispatch Queue會怎樣呢，這些Serial Dispatch Queue也會按照順序依次執(zhí)行么活逆？不是的精刷，它們之間是并發(fā)執(zhí)行的，也就是說多個Dispatch Queue之間是并發(fā)執(zhí)行
那如果想讓多個Serial Dispatch Queue依然保持串行執(zhí)行怎么辦呢蔗候？后邊會繼續(xù)說怒允。
Dispatch Queue持有與釋放
在macOS10.8和iOS6.0以后，GCD已經(jīng)支持ARC模式了锈遥，所以無需手動管理Dispatch Queue的持有與釋放纫事。
這里提一下MRC模式下管理Dispatch Queue的兩個函數(shù)：
dispatch_retain(aSerialDispatchQueue)；
dispatch_release(aSerialDispatchQueue);
系統(tǒng)提供的Dispatch Queue
除了我們手動創(chuàng)建的Dispatch Queue以外迷殿，系統(tǒng)還給我們提供了幾個現(xiàn)成的隊列儿礼，Main Dispatch Queue和Global Dispatch Queue：
Main Dispatch Queue是在主線程中執(zhí)行的Dispatch Queue。因為主線程只有一條庆寺，并且主線程中的任務是依次執(zhí)行的蚊夫，所以Main Dispatch Queue自然是Serial Dispatch Queue類型的隊列，追加到Main Dispatch Queue的任務都是在主線程RunLoop中執(zhí)行的懦尝，像界面更新等一些任務也都是在這個線程中執(zhí)行知纷。
獲得方法：
dispatch_queue_t mainDispatchQueue = dispatch_get_main_queue();
Global Dispatch Queue是所有應用程序都能使用的Concurrent Dispatch Queue類型隊列。Global Dispatch Queue有四個優(yōu)先級分別是：高優(yōu)先級(high priority)陵霉、默認優(yōu)先級(default priority)琅轧、低優(yōu)先級(low priority)、后臺優(yōu)先級(background priority)
// 高優(yōu)先級
dispatch_queue_t globalDispatchQueueHigh
= dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
// 默認優(yōu)先級
dispatch_queue_t globalDispatchQueueDefault
= dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 低優(yōu)先級
dispatch_queue_t globalDispatchQueueLow
= dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);
// 后臺優(yōu)先級
dispatch_queue_t globalDispatchQueueBackground
= dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0);
對于Main Dispatch Queue和Global Dispatch Queue踊挠，即使在MRC模式下乍桂，也無需考慮持有與釋放問題。即使執(zhí)行dispatch_retain()效床、dispatch_release()函數(shù)也是不會發(fā)生任何變化的睹酌。
Dispatch Queue目標隊列
GCD中的dispatch_set_target_queue()函數(shù)可以將一個dispatch_object_t對象設置到目標隊列來處理，上邊說到的dispatch_queue_t都屬于dispatch_object_t對象剩檀。
上邊曾說過多個Serial Dispatch Queue之間是并行執(zhí)行的憋沿，先來驗證一下：
dispatch_queue_t queue1
= dispatch_queue_create("queue_1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue2
= dispatch_queue_create("queue_2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue3
= dispatch_queue_create("queue_3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue1, ^{
NSLog(@"任務1 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:3.f];
NSLog(@"任務1 stop");
});
dispatch_async(queue2, ^{
NSLog(@"任務2 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:2.f];
NSLog(@"任務2 stop");
});
dispatch_async(queue3, ^{
NSLog(@"任務3 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:1.f];
NSLog(@"任務3 stop");
});
打印結果：
通過打印結果來看，雖然創(chuàng)建的是3個串行Dispatch Queue沪猴，但是串行的Dispatch Queue間卻是并行執(zhí)行關系辐啄。
如果我們將創(chuàng)建好的這3個Serial Dispatch Queue隊列添加到一個目標隊列中采章，它們的執(zhí)行順序又會怎樣呢：
dispatch_queue_t targetQueue
= dispatch_queue_create("target_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("queue_1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("queue_2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_queue_t queue3 = dispatch_queue_create("queue_3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_set_target_queue(queue1, targetQueue);
dispatch_set_target_queue(queue2, targetQueue);
dispatch_set_target_queue(queue3, targetQueue);
dispatch_async(queue1, ^{
NSLog(@"任務1 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:3.f];
NSLog(@"任務1 stop");
});
dispatch_async(queue2, ^{
NSLog(@"任務2 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:2.f];
NSLog(@"任務2 stop");
});
dispatch_async(queue3, ^{
NSLog(@"任務3 begin");
[NSThread sleepForTimeInterval:1.f];
NSLog(@"任務3 stop");
});
打印結果：
通過打印可以看出，被添加到目標隊列里的3個隊列壶辜，按照串行順序執(zhí)行悯舟。其實是串行執(zhí)行還是并行執(zhí)行跟目標隊列的性質有關。
如果將targetQueue換成一個并行隊列士复，相信被執(zhí)行的3個隊列必然是并行執(zhí)行關系图谷，我已經(jīng)做了驗證：
繼續(xù)，現(xiàn)在我們將目標隊列targetQueue換回成Serial Dispatch Queue串行隊列阱洪，而將3個被添加的隊列換成Concurrent Dispatch Queue并行隊列便贵，并分別向其中額外再添加2個任務，此時3個被添加隊列中分別包含的任務是：1-1冗荸、1-2承璃、1-3；2-1蚌本、2-2盔粹、2-3；3-1程癌、3-2赢笨、3-3摹芙，再來看一下打印結果：
通過打印結果發(fā)現(xiàn)仇冯，所有任務都是按照串行順序執(zhí)行下來的筛谚，被添加的三個并行隊列本身的并行特性被失效了。
還沒有完锐峭，如果把目標隊列換成并行的Concurrent Dispatch Queue又會怎樣呢中鼠？
通過打印結果可以看出，所有的任務都被并行執(zhí)行沿癞。
通過上面的測試可以看出：無論被添加的是什么援雇、什么隊列，它們所包含的任務（當然這些任務都是沒有被原所在隊列執(zhí)行的）最終都會按照目標隊列的自身性質來執(zhí)行椎扬，它們的優(yōu)先級也遵循目標隊列的優(yōu)先級惫搏。
利用dispatch_queue_create()函數(shù)生成的Dispatch Queue不管是Serial Dispatch Queue還是Concurrent Dispatch Queue所使用的都是與Global Dispatch Queue的默認優(yōu)先級相同優(yōu)先級的線程，利用dispatch_set_target_queue()函數(shù)我們可以改變它們的優(yōu)先級蚕涤。
貼一下官方文檔(翻譯不好筐赔，只能靠你的英文功力了)：
延遲追加任務
dispatch_queue_t mainDispatchQueue =? dispatch_get_main_queue();
dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3* NSEC_PER_SEC);
dispatch_after(time,mainDispatchQueue,^{
// 任務...
});
以上代碼段是將任務延遲3秒添加到隊列中，注意的是：是添加到隊列中而不是執(zhí)行钻趋。
第一個參數(shù)time是dispatch_time_t類型，該類型值可通過dispatch_time()函數(shù)或dispatch_walltime()函數(shù)得到剂习。
dispatch_time()函數(shù)的含義是獲得從第一個參數(shù)指定的時間開始蛮位，經(jīng)過第二個參數(shù)指定的時間長度后的時間较沪。DISPATCH_TIME_NOW表示現(xiàn)在的時間，類型為dispatch_time_t失仁。NSEC_PER_SEC為秒的單位尸曼，NSEC_PER_MSEC為毫秒單位。dispatch_walltime()函數(shù)用于計算絕對時間萄焦。
Dispatch Group
在實際應用中控轿，經(jīng)常需要在執(zhí)行完一些任務后，再執(zhí)行某一個特定任務拂封。如果使用的是Serial Dispatch Queue只需將任務全部添加到隊列中茬射，然后再在最后追加上想要執(zhí)行的任務就可以了。但是在使用Concurrent Dispatch Queue類型的隊列或者同時使用多個Dispatch Queue的時候冒签，想實現(xiàn)這樣的需求就比較困難了在抛。
這時，就要用到Dispatch Group了萧恕。下面通過代碼來看一下Dispatch Group是如何使用的：
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, ^{NSLog(@"任務1");});
dispatch_group_async(group,queue, ^{NSLog(@"任務2");});
dispatch_group_async(group,queue, ^{NSLog(@"任務3");});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{NSLog(@"最后要執(zhí)行的任務");})
group是通過dispatch_group_create()函數(shù)創(chuàng)建的刚梭，類型為dispatch_group_t；
dispatch_group_async()函數(shù)與dispatch_async()函數(shù)相同票唆，都是向隊列中追加任務朴读，不同的是dispatch_group_async()函數(shù)中第一個參數(shù)是指定當前任務屬于哪個Dispatch Group；
dispatch_group_notify()函數(shù)中第一個參數(shù)是指定要監(jiān)視的Dispatch Group走趋，在屬于該group的所有任務都執(zhí)行完成后會將函數(shù)的第三個參數(shù)任務追加到第二個參數(shù)隊列中執(zhí)行衅金。
除了添加對任務的監(jiān)控以外，還可使用等待函數(shù)吆视，來看下面一段代碼：
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,^{NSLog(@"任務1");});
dispatch_group_async(group, queue,^{NSLog(@"任務2");});
dispatch_group_async(group, queue,^{NSLog(@"任務3");});
dispatch_group_wait(group, 10*NSEC_PER_SEC);
上面代碼中的dispatch_group_wait()函數(shù)是對所屬group的任務的處理過程進行等待典挑，函數(shù)中第二個參數(shù)代表等待時間，為dispatch_time_t類型啦吧。如果在設置時間內所有任務執(zhí)行完成函數(shù)返回long類型的值0您觉，如果返回值不為0說明還有任務在執(zhí)行中。如果第二個參數(shù)設置為DISPATCH_TIME_FOREVER授滓，函數(shù)必將返回0琳水，因為該函數(shù)將無限期掛起等待，直到所有任務執(zhí)行完成函數(shù)才會返回般堆。
那么等待到底意味著什么在孝？這意味著一旦調用dispatch_group_wait()函數(shù)，該函數(shù)就處于調用狀態(tài)而不返回淮摔，即執(zhí)行dispatch_group_wait()函數(shù)的所在線程停止私沮。當該函數(shù)返回值后，當前線程繼續(xù)和橙。
如果將函數(shù)中第二個參數(shù)設置為DISPATCH_TIME_NOW仔燕，則不需要等待即可判定所屬group的任務是否全部執(zhí)行完成造垛。
dispatch_barrier_async()函數(shù)
通常在進行數(shù)據(jù)讀、寫操作的時候晰搀，多個任務同時執(zhí)行讀操作是可以的五辽，但是多個任務同時執(zhí)行寫操作可能就會發(fā)生數(shù)據(jù)競爭的問題。尤其在一系列復雜的讀寫操作中外恕，使用Serial Dispatch Queue會導致讀操作效率變低杆逗，使用Concurrent Dispatch Queue不但會引起多個寫任務發(fā)生數(shù)據(jù)競爭，還可能因為并發(fā)執(zhí)行導致讀寫順序錯亂鳞疲。
因此要使用dispatch_barrier_async()函數(shù)配合Concurrent Dispatch Queue并行隊列來解決這個問題罪郊。
來看下面一段代碼：
dispatch_queue_t? queue = dispatch_create_queue("OneConcurrentDispatchQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_async(queue, block_mission1_reading);
dispatch_async(queue, block_mission2_reading);
dispatch_async(queue, block_mission3_reading);
dispatch_async(queue, block_mission4_reading);
dispatch_barrier_async(queue, block_mission5_writing);
dispatch_async(queue, block_mission6_reading);
dispatch_async(queue, block_mission7_reading);
dispatch_async(queue, block_mission8_reading);
dispatch_barrier_async()函數(shù)會等到
block_mission1_reading、
block_mission2_reading建丧、
block_mission3_reading排龄、
block_mission4_reading這些任務并行執(zhí)行完畢后再將block_mission5_writing任務追加到隊列中，當dispatch_barrier_async()函數(shù)追加的任務執(zhí)行完成翎朱，隊列會恢復為一般動作橄维，繼續(xù)并行處理后續(xù)追加到隊列中的任務。
Dispatch Queue掛起與恢復
當我們想掛起某一個Dispatch Queue時
dispatch_suspend(queue);
恢復
dispatch_resume(queue);
當Dispatch Queue掛起后拴曲，追加到隊列中但還沒有執(zhí)行的任務在這之后停止執(zhí)行争舞，恢復后這些任務繼續(xù)執(zhí)行。
指定任務只執(zhí)行一次
通過dispatch_once()函數(shù)指定的任務只執(zhí)行一次澈灼，像單例的初始化就可以用該函數(shù)來實現(xiàn)竞川。
正常我們書寫單例的方法是：
static NSObject obj = nil;
@synchronized (self) {
if (obj == nil) {
obj = ...
}
}
使用dispatch_once()函數(shù)的實現(xiàn)方式是：
static NSObject obj = nil;
static dispatch_once_t pred;
dispatch_once( &pred, ^{
obj = ...
});
使用dispatch_once()函數(shù)可以保證在多線程環(huán)境下百分之百安全。
dispatch_sync()與dispatch_async()的區(qū)別
前面使用頻率特別高的添加任務函數(shù)dispatch_async()叁熔，該函數(shù)是非同步的委乌，它只負責將任務添加到隊列中，并不在乎添加到隊列中的任務是否處理完成荣回，立刻返回遭贸。
而相對于dispatch_async()函數(shù)的dispatch_sync()函數(shù)是同步的，dispatch_sync()函數(shù)不但負責將任務添加到隊列中心软，還要等待添加的任務執(zhí)行完成再返回壕吹，在此過程中調用dispatch_sync()函數(shù)所在的線程被掛起，直到dispatch_sync()函數(shù)返回删铃，線程恢復耳贬，注意是調用dispatch_sync()函數(shù)的線程被掛起。
關于dispatch_sync()函數(shù)比較重要的一個問題就是死鎖猎唁，為什么會出現(xiàn)死鎖的情況呢咒劲？比如說有一個串行隊列，并且dispatch_sync()函數(shù)的調用也是在該隊列中，這樣串行隊列的線程在調用dispatch_sync()函數(shù)的時候被掛起腐魂，而線程被掛起之后dispatch_sync()函數(shù)添加的任務一直得不到線程的處理慕的，一直不能返回，所以線程將一直處于被掛起的狀態(tài)挤渔。
出現(xiàn)這種狀況的核心問題就是（可能有點繞）：調用dispatch_sync()函數(shù)的線程(注意是線程，而不是隊列风题，并行隊列有多個線程可能并不會發(fā)生這種狀況判导，除非調用函數(shù)的任務和函數(shù)追加的任務被分配到并行隊列中同一線程中去)和處理函數(shù)追加的任務的線程是同一個線程。此時就會發(fā)生死鎖沛硅。
舉兩個例子體會一下：
dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(mainQueue, ^{NSLog(@"任務");});
// 死鎖
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("OneSerialDispatchQueue", NULL);
dispatch_async(queue, ^{
dispatch_sync(queue, ^{NSLog(@"任務");});
});
// 死鎖
dispatch_apply()函數(shù)
該函數(shù)作用是一次性向隊列中添加多個任務眼刃，并且跟dispatch_sync()函數(shù)的使用方式一致，是同步的摇肌，只有向隊列中添加的所有任務都執(zhí)行完成才返回擂红。并且dispatch_apply()函數(shù)向隊列中追加的block任務都是帶有參數(shù)的，這是為了函數(shù)將添加序號作為參數(shù)傳遞給block任務围小。
看下面一段代碼：
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_apply(8, queue, ^(size_t index){
NSLog(@"這是第%zu任務", index);
});
NSLog(@"所有任務處理完成");
執(zhí)行結果：
雖然我這里的執(zhí)行結果是順序的昵骤，但也有可能執(zhí)行的結果是無序的，因為這里使用的是并行隊列肯适。但無論前8個任務的順序是怎樣所有任務處理完成這個任務一定是最后一個執(zhí)行变秦。
相信理解了同步概念就一定會明白其中原因了。
< 轉載 >
