iOS底层原理 - 探寻多线程本质(一)

面试题引发的思考:

Q: iOS的多线程方案有哪几种?你更倾向于哪一种?

  • 常见的方案有四种:Pthread、NSThread、GCD、NSOperation;
  • 比较常用的是GCD、NSOperation。

Q: GCD 的队列类型?

  • 并发队列(Concurrent Dispatch Queue)
  • 串行队列(Serial Dispatch Queue)

Q: 何时会产生死锁?

  • 使用dispatch_sync函数 往 当前串行队列 中添加任务,会卡住当前的串行队列(产生死锁)。

Q: OperationQueue 和 GCD 的区别,以及各自的优势?

  • 如下常见的多线程方案介绍

1. 常见的多线程方案

常见多线程方案

2. GCD的常用函数

(1) 2个执行任务的函数:

同步执行任务:

  • dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

异步执行任务:

  • dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

同步、异步区别:能否开启新的线程

  • 同步:当前线程 中执行任务,不具备 开启新线程的能力;
  • 异步:新的线程 中执行任务,具备 开启新线程的能力。

(2) 2个队列类型:

并发队列(Concurrent Dispatch Queue):

  • 让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程同时执行任务);
  • 并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效。

串行队列(Serial Dispatch Queue):

  • 让任务一个接着一个地执行(一个任务执行完毕后,再执行下一个任务)。

(3) 各种队列的执行效果

各种队列的执行效果

总结可知:

  • 同步函数或者主队列:没有开启新线程、串行执行任务;
  • 异步函数且非主队列:有开启新线程、执行方式取决与队列类型并发或串行

3. 面试题分析

(1) Q: 以下代码会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    NSLog(@"执行任务 - 1");

    // 队列的特点:FIFO,First In First Out,先进先出
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    // dispatch_sync:立马在 当前线程 同步 执行任务
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 当前线程,主队列 - 主线程执行
        NSLog(@"执行任务 - 2");
    });

    NSLog(@"执行任务 - 3");
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] 执行任务 - 1
(lldb)

根据程序做出分析图:

分析图

由分析图可知:
主线程执行任务1之后,需要同步(dispatch_sync)执行任务2;
dispatch_sync要求立马在当前线程同步执行任务
但是主队列中有viewDidLoad需要执行完毕才能执行任务2;
因此会产生死锁。

(2) Q: 以下代码会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    NSLog(@"执行任务 - 1");

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    // dispatch_sync:不要求立马在 当前线程 同步 执行任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"执行任务 - 2");
    });

    NSLog(@"执行任务 - 3");
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] 执行任务 - 1
Demo[1234:567890] 执行任务 - 3
Demo[1234:567890] 执行任务 - 2

根据程序做出分析图:

QQ20190423-102140@2x.png

由分析图可知:
主线程执行任务1之后,需要异步(dispatch_async)执行任务2;
dispatch_async不要求立马在当前线程同步执行任务
所以主线程接着执行任务3,最后异步执行任务2;
因此不会产生死锁。

(3) Q: 以下代码会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    NSLog(@"执行任务 - 1");

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_async(queue, ^{ // block0
        NSLog(@"执行任务 - 2");

        dispatch_sync(queue, ^{ // block1
            NSLog(@"执行任务 - 3");
        });

        NSLog(@"执行任务 - 4");
    });

    NSLog(@"执行任务 - 5");
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] 执行任务 - 1
Demo[1234:567890] 执行任务 - 5
Demo[1234:567890] 执行任务 - 2
(lldb)

根据程序做出分析图:

QQ20190423-102155@2x.png

由分析图可知:
子线程执行任务1之后,需要异步(dispatch_async)执行任务2;dispatch_sync要求立马在当前线程同步执行任务
所以主线程接着执行任务5;
接着需要在串行队列中同步(dispatch_sync)执行任务3;
但是在串行队列中需要执行完任务4之后才能执行任务3;
因此会产生死锁。

(4) Q: 以下代码会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    NSLog(@"执行任务 - 1");

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("myQueue2", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{ // block0
        NSLog(@"执行任务 - 2");

        dispatch_sync(queue2, ^{ // block1
            NSLog(@"执行任务 - 3");
        });

        NSLog(@"执行任务 - 4");
    });

    NSLog(@"执行任务 - 5");
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] 执行任务 - 1
Demo[1234:567890] 执行任务 - 5
Demo[1234:567890] 执行任务 - 2
Demo[1234:567890] 执行任务 - 3
Demo[1234:567890] 执行任务 - 4

根据程序做出分析图:

QQ20190423-102210@2x.png

由分析图可知:
子线程执行任务1之后,需要异步(dispatch_async)执行任务2;
所以先执行主线程的任务5,然后执行任务2;
接着需要在并发队列中同步(dispatch_sync)执行任务3;
然后执行串行队列中的任务4;
因此不会产生死锁。

(5) Q: 以下代码会不会产生死锁?

- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    NSLog(@"执行任务 - 1");

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("myQueue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_async(queue, ^{ // block0
        NSLog(@"执行任务 - 2");

        dispatch_sync(queue2, ^{ // block1
            NSLog(@"执行任务 - 3");
        });

        NSLog(@"执行任务 - 4");
    });

    NSLog(@"执行任务 - 5");
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] 执行任务 - 1
Demo[1234:567890] 执行任务 - 5
Demo[1234:567890] 执行任务 - 2
Demo[1234:567890] 执行任务 - 3
Demo[1234:567890] 执行任务 - 4

根据程序做出分析图:

QQ20190423-102226@2x.png

由分析图可知:
子线程执行任务1之后,需要异步(dispatch_async)执行任务2;
所以先执行主线程的任务5,然后执行任务2;
接着需要在串行队列中同步(dispatch_sync)执行任务3;
然后执行串行队列中的任务4;
因此不会产生死锁。

6> Q: 以下代码会不会产生死锁?
- (void)viewDidLoad {
    [super viewDidLoad];
    // Do any additional setup after loading the view, typically from a nib.
    NSLog(@"执行任务 - 1");

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{ // block0
        NSLog(@"执行任务 - 2");

        dispatch_sync(queue, ^{ // block1
            NSLog(@"执行任务 - 3");
        });

        NSLog(@"执行任务 - 4");
    });

    NSLog(@"执行任务 - 5");
}

// 打印结果
Demo[1234:567890] 执行任务 - 1
Demo[1234:567890] 执行任务 - 5
Demo[1234:567890] 执行任务 - 2
Demo[1234:567890] 执行任务 - 3
Demo[1234:567890] 执行任务 - 4

根据程序做出分析图:

QQ20190423-102237@2x.png

由分析图可知:
子线程执行任务1之后,需要异步(dispatch_async)执行任务2;
所以先执行主线程的任务5,然后执行任务2;
接着需要在并发队列中同步(dispatch_sync)执行任务3;
然后执行并发队列中的任务4;
因此不会产生死锁。

(6) 总结可知:

使用 dispatch_sync函数当前串行队列 中添加任务,会卡住当前的串行队列(产生死锁)。

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