GCD的奥秘

很多编程语言都会有多线程编程,抛开多线程编程的复杂性,它确实能够提升程序执行的效率
。特别是现在CPU都是多核,能够充分发挥多核的优势也是一些编程语言的追求,比如说golang,
熟悉Golang或者java的开发者,应该都对多线程很熟悉,然而在objc中,使用GCD来进行多线
程的编码要来得更优雅、更简单,下来就来揭开其神秘面纱。

API

开发者要做的只是将想执行的任务追加到适当的Dispatch Queue中去。

dispatch_async(queue, ^{
    /*
     *想执行的任务
     */
})

上面的代码是使用GCD的一般格式,其中的queue分为两种:

1. Serial Dispatch Queue (串行队列)
2. Concurrent Dispatch Queue (并行队列)

很好理解,串行队列中的任务会在一个线程中串行执行,并行队列中的任务会在多个线程中
并行执行。那么如何得到这两个队列呢?

1. dispatch_queue_create

    dispatch_queue_t mySerialDispatchQueue = dispatch_queue_create("com.example.gcd.serialDispatchQueue", Operation)
    
上述Operation指示生成队列的类型,NULL和DISPATCH_QUEUE_SERIAL为串行,DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
为并行。

2. 获取系统提供的队列
_queue = dispatch_get_main_queue();
_queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
_queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0);
_queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0);
_queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND, 0);

第一个为主线程队列,是串行的,后四个为全局并行队列,可以通过参数来区分其优先级

上面总结了GCD的最基本的用法,当然还有很多很实用的API,如下:

1. dispatch_set_target_queue
可以变更Queue的优先级,还可以将多个queue中的任务归并到某一个queue中。

2. dispatch_after
可以延迟某个任务的执行,但是要注意:这里的延迟并不是任务在指定时间之后执行,而是
延迟指定时间追加到队列中去。

3. dispatch_group_async
如果想要追加到queue中的多个处理结束后进行结束处理,是使用dispatch_group的绝佳场景。
当然将这些任务依次放入一个串行队列中就可以解决问题,但是使用并行队列时,就需要
使用dispatch group了。

4. dispatch_barrier_asyc
dispatch_barrier允许在一个并发队列中创建一个同步点,当在并发队列中遇到一个barrier,
它会等到在这个barrier之前提交的所有任务都执行完毕之后,再执行,而所有在barrier之
后提交的任务会等到barrier之后再执行。

5. dispatch_semaphore
是GCD的同步信号量,

上面所说的都是异步GCD的API,当然还有一些同步的API可以使用,也很重要。

1. dispatch_apply
该函数按指定的次数将指定的block加入到指定的queue中去,并等待全部处理执行结束。
由于此API是同步的,所以一般在dispatch_async中使用它比较常见。

2. dispatch_once
函数保证在应用程序中只执行一次任务,普遍应用于单例对象的初始化。

3. dispatch_semaphore
GCD中的同步信号量,能够比dispatch_group等提供更细粒度的同步控制,使用很广泛。

GCD使用案例

如果多个线程同时操作(读写)一个可变容器,就很有可能会出现线程安全的问题,当一个线程
正在读取时另一个线程正在修改就是一个不安全的行为,例如:

    - (void)addObject:(NSObject *)obj {
        if (obj) {
            [mutableArray addObject: obj];
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                [self postContentAddedNotification];
            });
        }
    }
    
    - (NSArray *)objects {
        return [NSArray arrayWithArray:mutableArray];
    }

如果使用GCD来改写这段不太安全的代码,效果将是这样的。

    - (void)addObject:(NSObject *)obj {
        if (obj) {
            dispatch_barrier_async(self.concurrentQueue, ^{
            [mutableArray addObject:obj];
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
                [self postContentAddedNotification]; 
            });
        });
        }
    }
    
    - (NSArray *)objects {
        __block NSArray *array;
        dispatch_sync(self.concurrentQueue, ^{
            array = [NSArray arrayWithArray:_mutableArray];
        });
        return array;
    }
    

这段代码中,写入数据通过一个barrier来完成,因为barrierBlock永远不会和其它Block一
起执行,所以保证了写安全。在读的时候,使用同步调用,确保了函数返回。在写客户端代
码的时候不会像服务端那样变态地去考虑多线程问题,但是在编码过程中意识到哪些地方可能
会出错还是很重要的。

死锁

GCD相当好用,但用不好就会死锁,始终要记着这样一句秘籍: 不要在串行队列放dispatch_sync、
dispatch_apply,比如:

  • 案例一
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

        NSLog(@"test");

    });
  • 案例二
//queue为串行队列
dispatch_async(queue, ^{

    dispatch_sync(queue, ^{  
    
        NSLog(@"1"); // 任务1
        
    });
    
NSLog(@"2"); // 任务2

});

上文中两个死锁的例子对于dispatch_apply同样适用。

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