曾静的博客

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iOS多线程之GCD

Grand Central Dispatch(简称GCD)是Apple在Mac OS X 10.6iOS4.0中首次引入的一个多核并行运算的解决方案。GCD是基于C语言的,如果使用GCD完全由系统管理线程,开发者不需要编写线程代码,只需专注定义想要只需的任务,然后添加到适当的Dispatch Queue(调度队列)。

GCD是一个可用来替代NSThread、NSOperation、NSOperataionQueue等技术的一个非常强大的解决方案。GCD在工作时会自动利用更多的处理器核心以充分利用机器的可用资源。

##Dispatch Queue

GCD编程的核心就是dispatch队列,dispatch block的执行最终都会放进某个队列中去进行,它类似NSOperationQueue但更复杂也更强大,并且可以嵌套使用。所以说,结合block实现的GCD,把函数闭包(Closure)的特性发挥得淋漓尽致。

1、创建队列

(1)创建自定义串行队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.devzeng.gcd.serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); 生成一个串行队列,队列中的block按照先进先出(FIFO)的顺序去执行,实际上为单线程执行。第一个参数是队列的名称,在调试程序时会非常有用,所有尽量不要重名了。

(2)创建自定义并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.devzeng.gcd.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); 生成一个并发执行队列,block被分发到多个线程去执行

(3)创建默认缺省的并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

获得程序进程缺省产生的并发队列,可设定优先级来选择高、中、低三个优先级队列。由于是系统默认生成的,所以无法调用dispatch_resume()和dispatch_suspend()来控制执行继续或中断。需要注意的是,三个队列不代表三个线程,可能会有更多的线程。并发队列可以根据实际情况来自动产生合理的线程数,也可理解为dispatch队列实现了一个线程池的管理,对于程序逻辑是透明的。

官网文档解释说共有三个并发队列,但实际还有一个更低优先级的队列,设置优先级为DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND。Xcode调试时可以观察到正在使用的各个dispatch队列。

(4) 获取主线程的队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue(); 获得主线程的dispatch队列,实际是一个串行队列。同样无法控制主线程dispatch队列的执行继续或中断。

2、使用队列

创建好队列后,使用dispatch_asyncdispatch_sync这两个函数可以执行Block代码。Block函数不返回,一直等到block执行完毕。编译器会根据实际情况优化代码,所以有时候你会发现block其实还在当前线程上执行,并没用产生新线程。

(1)异步执行block,函数立即返回

dispatch_async(queue, ^{
  //block具体代码
});

(2)同步执行block

dispatch_sync(queue, ^{
  //block具体代码
});

(3)避免死锁

实际编程经验告诉我们,尽可能避免使用dispatch_sync,嵌套使用时还容易引起程序死锁。如果queue是一个串行队列的话,这段代码立即产生死锁:

dispatch_sync(queue, ^{
	dispatch_sync(queue, ^{
		//
	});
});

同样下面的代码也会出现死锁:

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
  //......
}); 

(4)最佳实践

1)网络请求数据处理示例:

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
  //子线程中开始网络请求数据
  //更新数据模型
  dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
    //在主线程中更新UI代码
  });
});

2)使用串行队列

dispatch队列是线程安全的,可以利用串行队列实现锁的功能。比如多线程写同一数据库,需要保持写入的顺序和每次写入的完整性,简单地利用串行队列即可实现:

dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("com.devzeng.dispatch.writedb", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

- (void)writeDB:(NSData *)data
{
  dispatch_async(queue1, ^{
    //write database
  });
} 

下一次调用writeDB:必须等到上次调用完成后才能进行,保证writeDB:方法是线程安全的。

(5)dispatch队列还实现其它一些常用函数

1)重复执行block,需要注意的是这个方法是同步返回,也就是说等到所有block执行完毕才返回,如需异步返回则嵌套在dispatch_async中来使用。多个block的运行是否并发或串行执行也依赖queue的是否并发或串行。

void dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t queue, void (^block)(size_t));

2)这个函数可以设置同步执行的block,它会等到在它加入队列之前的block执行完毕后,才开始执行。在它之后加入队列的block,则等到这个block执行完毕后才开始执行

void dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

3)同上,除了它是同步返回函数

void dispatch_barrier_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

4)延迟执行block

void dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

dispatch队列不支持cancel(取消),没有实现dispatch_cancel()函数,不像NSOperationQueue,不得不说这是个小小的缺憾。

##Dispatch Group

1、创建dispatch组

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

2、启动dispatch队列中的block关联到group中

dispatch_group_async(group, queue, ^{ 
  // 。。。 
}); 

3、等待group关联的block执行完毕,也可以设置超时参数

dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);

4、为group设置通知一个block,当group关联的block执行完毕后,就调用这个block。类似dispatch_barrier_async。

dispatch_group_notify(group, queue, ^{
  // 。。。 
}); 

5、手动管理group关联的block的运行状态(或计数),进入和退出group次数必须匹配

dispatch_group_enter(group);dispatch_group_leave(group);

通常使用的下面的写法

dispatch_group_async(group, queue, ^{ 
  // 。。。 
}); 

等价于

dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
  //。。。
  dispatch_group_leave(group);
});

所以,可以利用dispatch_group_enter、 dispatch_group_leave和dispatch_group_wait来实现同步,具体例子

##参考资料

1、《iOS多线程的初步研究(七)– dispatch对象》

2、《iOS多线程的初步研究(八)– dispatch队列》

3、《iOS多线程的初步研究(九)– dispatch源》

4、《iOS多线程的初步研究(十)– dispatch同步》

5、《多线程编程4 - GCD》

6、《使用GCD》

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