iOS 多线程：『GCD』详尽总结（一）

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感谢大家对这篇文章的喜欢和支持。为了不辜负大家的喜欢，也为了更好的让大家了解 iOS 多线程，以及 GCD 的相关知识，我对这篇文章进行了重新梳理，在原有文章的基础上修改了原文存在的问题，并增加了更多关于 GCD 相关知识和使用方法，希望大家能够喜欢这篇新文章。

本文用来介绍 iOS 多线程中 GCD 的相关知识以及使用方法。这大概是史上最详细、清晰的关于 GCD 的详细讲解+总结的文章了。通过本文，您将了解到： 1. GCD 简介 2. GCD 任务和队列 3. GCD 的使用步骤 4. GCD 的基本使用（6种不同组合区别） 5. GCD 线程间的通信 6. GCD 的其他方法（栅栏方法：dispatch_barrier_async、延时执行方法：dispatch_after、一次性代码（只执行一次）：dispatch_once、快速迭代方法：dispatch_apply、队列组：dispatch_group、信号量：dispatch_semaphore）

1. GCD 简介

什么是 GCD 呢？我们先来看看百度百科的解释简单了解下概念

引自百度百科 Grand Central Dispatch(GCD) 是 Apple 开发的一个多核编程的较新的解决方法。它主要用于优化应用程序以支持多核处理器以及其他对称多处理系统。它是一个在线程池模式的基础上执行的并发任务。在 Mac OS X 10.6 雪豹中首次推出，也可在 iOS 4 及以上版本使用。

为什么要用 GCD 呢？

因为 GCD 有很多好处啊，具体如下：

  • GCD 可用于多核的并行运算
  • GCD 会自动利用更多的 CPU 内核（比如双核、四核）
  • GCD 会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）
  • 程序员只需要告诉 GCD 想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码
2. GCD 任务和队列

学习 GCD 之前，先来了解 GCD 中两个核心概念：任务和队列。

任务：就是执行操作的意思，换句话说就是你在线程中执行的那段代码。在 GCD 中是放在 block 中的。执行任务有两种方式：同步执行（sync）和异步执行（async）。两者的主要区别是：是否等待队列的任务执行结束，以及是否具备开启新线程的能力。

  • 同步执行（sync）： 同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列里面的任务完成之后再继续执行。 只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。
  • 异步执行（async）： 异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。 可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力。

举个简单例子：你要打电话给小明和小白。 同步执行就是，你打电话给小明的时候，不能同时打给小白，等到给小明打完了，才能打给小白（等待任务执行结束）。而且只能用当前的电话（不具备开启新线程的能力）。 而异步执行就是，你打电话给小明的时候，不等和小明通话结束，还能直接给小白打电话，不用等着和小明通话结束再打（不用等待任务执行结束）。除了当前电话，你还可以使用其他所能使用的电话（具备开启新线程的能力）。

注意：异步执行（async）虽然具有开启新线程的能力，但是并不一定开启新线程。这跟任务所指定的队列类型有关（下面会讲）。

队列（Dispatch Queue）：这里的队列指执行任务的等待队列，即用来存放任务的队列。队列是一种特殊的线性表，采用 FIFO（先进先出）的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。队列的结构可参考下图：

在 GCD 中有两种队列：串行队列和并发队列。两者都符合 FIFO（先进先出）的原则。两者的主要区别是：执行顺序不同，以及开启线程数不同。

  • 串行队列（Serial Dispatch Queue）： 每次只有一个任务被执行。让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
  • 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）： 可以让多个任务并发（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）

注意：并发队列的并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效

两者具体区别如下两图所示。

3. GCD 的使用步骤

GCD 的使用步骤其实很简单，只有两步。

  • 创建一个队列（串行队列或并发队列）
  • 将任务追加到任务的等待队列中，然后系统就会根据任务类型执行任务（同步执行或异步执行）

下边来看看队列的创建方法/获取方法，以及任务的创建方法。

3.1 队列的创建方法/获取方法
  • 可以使用dispatch_queue_create来创建队列，需要传入两个参数，第一个参数表示队列的唯一标识符，用于 DEBUG，可为空，Dispatch Queue 的名称推荐使用应用程序 ID 这种逆序全程域名；第二个参数用来识别是串行队列还是并发队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL 表示串行队列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并发队列。
代码语言：javascript
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// 串行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并发队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  • 对于串行队列，GCD 提供了的一种特殊的串行队列：主队列（Main Dispatch Queue）。 所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行。 可使用dispatch_get_main_queue()获得主队列。
代码语言：javascript
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// 主队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
  • 对于并发队列，GCD 默认提供了全局并发队列（Global Dispatch Queue）。

可以使用dispatch_get_global_queue来获取。需要传入两个参数。第一个参数表示队列优先级，一般用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT。第二个参数暂时没用，用0即可。

代码语言：javascript
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// 全局并发队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
3.2 任务的创建方法

GCD 提供了同步执行任务的创建方法dispatch_sync和异步执行任务创建方法dispatch_async。

代码语言：javascript
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// 同步执行任务创建方法
dispatch_sync(queue, ^{
    // 这里放同步执行任务代码
});
// 异步执行任务创建方法
dispatch_async(queue, ^{
    // 这里放异步执行任务代码
});

虽然使用 GCD 只需两步，但是既然我们有两种队列（串行队列/并发队列），两种任务执行方式（同步执行/异步执行），那么我们就有了四种不同的组合方式。这四种不同的组合方式是：

1.同步执行 + 并发队列 2.异步执行 + 并发队列 3.同步执行 + 串行队列 4.异步执行 + 串行队列

实际上，刚才还说了两种特殊队列：全局并发队列、主队列。全局并发队列可以作为普通并发队列来使用。但是主队列因为有点特殊，所以我们就又多了两种组合方式。这样就有六种不同的组合方式了。

5.同步执行 + 主队列 6.异步执行 + 主队列

那么这几种不同组合方式各有什么区别呢，这里为了方便，先上结果，再来讲解。你可以直接查看表格结果，然后跳过 4. GCD的基本使用 。

下篇我们来分别讲讲这几种不同的组合方式的使用方法。

#ios#async#queue#队列#多线程