App开发流程之使用GCD

GCD即为Grand Central Dispatch的缩写，是一种主要用于异步处理任务的安全的高性能解决方案。

在此不对比其他异步处理技术，只记录GCD的使用及说明。

先记录一些必要的概念：线程，同步，异步，并行队列，串行队列

线程：程序中任务执行流的最小单元。一个应用程序，一般存在一个进程（拥有独立内存空间），而每个进程可以有多个线程，即多个任务执行流，类似于工厂车间的流水线。每个应用程序至少存在一个线程，即为主线程，作为唯一可以控制UI的线程。

同步：主要指多个任务在同一个线程上依次执行。

异步：主要指多个任务在不同线程上同时执行。

队列：C语言中的队列指先进先出（FIFO）的数据结构，与栈的先进后出（FILO）相反。在GCD中分DISPATCH_QUEUE_SERIAL（串行队列）和DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT（并行队列）。

并行队列：主要指队列中多个任务可以同时执行。

串行队列：主要指队列中多个任务只能依次执行。

 

逐个记录重要的方法：

dispatch_queue_t dispatch_get_main_queue(void)

获取主线程关联的队列。主队列是串行队列，该队列中任务都将由主线程执行，UI相关的操作必须加入此队列。

 

dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long identifier, unsigned long flags);

获取全局通用的并行队列。第一个参数一般指定优先级，有如下选项：

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH        

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT    

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW         

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND

第二个参数，用于标记，一般传入0即可。

 

dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr)

自定义创建一个派发队列。第一个参数作为描述，例如"newcustomqueue"；第二个参数一般指定队列内任务是串行（DISPATCH_QUEUE_SERIAL）还是并行（DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT）类型。

 

void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

将一个block加入队列，异步执行。

 

void dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

将一个block加入队列，同步执行。

 

使用和测试以上方法 

定义了几个队列：

    dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();

    dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

    dispatch_queue_t customSerialQueue = dispatch_queue_create("customserialqueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

    dispatch_queue_t customConcurrentQueue  = dispatch_queue_create("customconcurrentqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

使用示例一：

总结：

上述代码，在同一次运行中，执行了多次，其中两次截图如上。

1.主队列必定在主线程中执行

2.在主线程中，使用dispatch_async异步执行非主队列中任务，将产生新的子线程

 

使用示例二：

总结：

主线程卡死。该方法在block执行完之前不会return，而block也是在当前线程执行，所以互相等待，造成死锁。

在主线程中使用同步执行主队列任务，将死锁。

 

使用示例三：

 

总结：

子线程卡死，UI依然可以操作。

综合示例二和三，得出：在执行（同步或者异步）串行队列的线程中再使用dispatch_sync同步执行当前串行队列，将造成线程死锁。

 

使用示例四：

总结：

调用dispatch_sync将在当前线程上依次执行添加的任务，不管是否在同一队列中，也不管队列类型。

 

使用示例五：

    LOG(@"测试GCD dispatch_async混合dispatch_sync");
    LOG(@"mainThread : %@", [NSThread mainThread]);

    dispatch_async(customSerialQueue, ^{
        LOG(@"level 1 dispatch_async No.1 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        
        dispatch_async(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.1 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.2 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.3 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        //==============================
        dispatch_async(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.4 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.5 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.6 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        //==============================
        dispatch_sync(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_sync No.7 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_sync(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_sync No.8 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_sync(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_sync No.9 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
    });

    dispatch_async(customConcurrentQueue, ^{
        LOG(@"level 1 dispatch_async No.2 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        
        dispatch_sync(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_sync No.10 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_sync(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_sync No.11 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_sync(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_sync No.12 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        //==============================
        dispatch_async(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.13 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.14 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customConcurrentQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.15 customConcurrentQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        //==============================
        dispatch_async(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.16 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.17 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(customSerialQueue, ^{
            LOG(@"level 2 dispatch_async No.18 customSerialQueue : %@", [NSThread currentThread]);
        });
    });

总结：

1.串行队列customSerialQueue，只关注任务加入的先后顺序，不管是同步还是异步执行，总体顺序不变

2.多个同步执行的同一串行队列，如果加入了另一个执行队列，他们的执行线程相同

3.多个异步执行的同一串行队列，如果加入了另一个执行队列，他们的执行线程相同

4.综合上述，使用dispatch_sync，一定是在当前线程执行；使用dispatch_async，不一定产生新的子线程，如果在同一级下，执行串行队列，将使用已存在的同一线程。

5.多个嵌套的异步执行并行队列，可能使用已存在的闲置线程

void dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

该方法与dispatch_async类似，将block加入队列异步执行。注意当轮到该block执行时候，唯一异步执行，执行完毕后才会执行其他任务。所以只有加入并行队列，该方法才有意义。特别适用于加锁操作。

 

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

将block将入队列，延迟一定时间后异步执行。

使用示例：

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(5.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{

        //code to be executed after a specified delay

});

表示在5秒以后，将block加入主队列异步执行。

 

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

将block加入队列指定次数。队列可以是并行的，所以block执行可以为并行。size_t表示加入时的索引。

测试代码：

  dispatch_apply(10, globalQueue, ^(size_t index) {

        LOG(@"dispatch_apply : %zu", index);

  });

2016-09-30 16:57:33.023 base[33146:8699303] dispatch_apply : 0
2016-09-30 16:57:33.023 base[33146:8699545] dispatch_apply : 1
2016-09-30 16:57:33.023 base[33146:8699530] dispatch_apply : 2
2016-09-30 16:57:33.024 base[33146:8699631] dispatch_apply : 3
2016-09-30 16:57:33.024 base[33146:8699303] dispatch_apply : 4
2016-09-30 16:57:33.024 base[33146:8699303] dispatch_apply : 8
2016-09-30 16:57:33.024 base[33146:8699303] dispatch_apply : 9
2016-09-30 16:57:33.024 base[33146:8699545] dispatch_apply : 5
2016-09-30 16:57:33.024 base[33146:8699530] dispatch_apply : 6
2016-09-30 16:57:33.024 base[33146:8699631] dispatch_apply : 7

void dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, dispatch_block_t block);

只执行block中代码一次。特别适用于单例模式。

使用示例：

    static dispatch_once_t onceToken;

    dispatch_once(&onceToken, ^{

    });

void dispatch_group_async(dispatch_group_t group, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

该方法将加入队列的block分组管理，特别适用于多方法并行，最后整合全部结果。第一个参数由如下方法得到：

dispatch_group_t dispatch_group_create(void);

 

void dispatch_group_notify(dispatch_group_t group, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

该方法用于group中所有任务都完成后，回调block内容。

示例代码：

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    
    dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
        LOG(@"dispatch_group_async : 1");
    });
    
    dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
        LOG(@"dispatch_group_async : 2");
    });
    
    dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
        LOG(@"dispatch_group_async : 3");
    });
    
    dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{
        LOG(@"dispatch_group_async : 4");
    });
    
    dispatch_group_notify(group, globalQueue, ^{
        LOG(@"dispatch_group_async : completion");
    });

2016-09-30 17:19:15.490 base[33322:8718096] dispatch_group_async : 1
2016-09-30 17:19:15.490 base[33322:8718097] dispatch_group_async : 3
2016-09-30 17:19:15.490 base[33322:8718042] dispatch_group_async : 2
2016-09-30 17:19:15.490 base[33322:8718098] dispatch_group_async : 4
2016-09-30 17:19:15.491 base[33322:8718098] dispatch_group_async : completion

以上记录了GCD的常见使用方法和示例代码。