iOS多线程系列（四）----GCD之Dispatch Queues

转载自：http://blog.sina.com.cn/s/blog_6dce99b10101atsu.html，

   http://blog.csdn.net/q199109106q/article/details/8566300 ，尊重原创！

详解IOS开发应用之并发Dispatch Queues是本文要介绍的内容，我们几乎可以调度队列去完成所有用线程来完成的任务。

调度队列相对于线程代码更简单，易于使用，更高效。下面讲主要简述调度队列，在应用中如何使用调度队列去执行任务。

1、关于调度队列

所有的调度队列都是先进先出队列，因此，队列中的任务的开始的顺序和添加到队列中的顺序相同。GCD自动的为我们提供了一些调度队列，我们也可以创建新的用于具体的目的。

下面列出几种可用的调度队列类型以及如何使用。

（1）serial queues（串行队列）又称私有调度队列（private），一般用在对特定资源的同步访问上。我们可以根据需要创建任意数量的串行队列，每一个串行队列之间是并发的。

(2)并行队列，又称global dispatch queue。并行队列虽然可以并发的执行多个任务，但是任务开始执行的顺序和其加入队列的顺序相同。我们自己不能去创建并行调度队列。只有三个可用的global concurrent queues。

（3）main dispatch queue 是一个全局可用的串行队列，其在行用程序的主线程上执行任务。此队列的任务和应用程序的主循环（run loop）要执行的事件源交替执行。因为其运行在应用程序的主线程，main queue经常用来作为应用程序的一个同步点。

2、关于队列的一些技术

除了调度队列，GCD还提供了一些有用的技术来帮助我们管理代码。

1. dispath group ，dispatch semaphore, dispath sources 

3、使用blocks去实现tasks

block objects是基于C语言的特征，可以用在C，C++ Objective-c中。一个block虽然和函数指针有些相似，但是实际上代表一个底层数据结构，类似与对象，有编译器去创建和管理。

block的一个优势是可以使用其自己作用域外的变量，例如，一个block可以读取其父作用域的变量值，此值是copy到了block heap的数据结构中。当block被加入到dispatch queue中，这些值通常为只读形式。

block的声明和函数指针类似，只是把*改为了^,我们可以传递参数给block，也可以接收其返回的值。

4、创建和管理调度队列

（1）获得全局并发调度队列（global concurrent dispath queues）

系统给每一个应用程序提供了三个concurrent dispatch queues。这三个并发调度队列是全局的，它们只有优先级的不同。因为是全局的，我们不需要去创建。我们只需要通过使用函数dispath_get_global_queue去得到队列，如下：

dispatch_queue_t aQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

除了得到default的并发队列，还可以通过传递参数DISPATCH_QUEUE_PRIOPITY_HIGH和DISPATCH_QUEUE_PRIOPITY_LOW去得到高优先级或者低优先级的。（第二个参数是为以后扩展保留的）

虽然dispatch queue是引用计数对象，但是在此因为队列是全局的，不需要我们去retain或者release，我们需要使用的时候直接调用函数dispath_get_global_queue就可以。

（2）创建串行调度队列

当想要任务按照某一个特定的顺序执行时，串行队列是很有用的。串行队列在同一个时间只执行一个任务。我们可以使用串行队列代替锁去保护共享的数据。和锁不同，一个串行队列可以保证任务在一个可预知的顺序下执行。

和并发队列不同，我们要自己去创建和管理串行队列，可以创建任意数量的串行队列。当我们创建串行队列时，应出于某种目的，如保护资源，或者同步应用程序的某些关键行为。

下面的代码表述了怎么创建一个自定义的串行队列，函数dispath_queue_create需要两个参数，队列的名字，队列的属性。调试器和性能工具显示队列的名字帮助我们去跟踪任务是如何执行，队列的属性被保留供将来使用，应该为NULL

dispatch_queue_t queue;  
queue = dispatch_queue_create("com.example.MyQueue", NULL); 

除了自己创建的自定义队列，系统会自动的给我创建一个串行队列并和应用程序的主线程绑定到一起。下面讲述如何获得它。

（3）运行时获得常见的队列

GCD提供了一些函数让我们能够方便的访问到common dispatch queues

使用dispatch_get_current_queue函数用来调试或者测试获得当前队列的标识。
   
使用函数dispatch_get_main_queue可以得到与应用程序主线程相连的串行调度队列。

（4）调度队列的内存管理

调度队列是引用计数类型，当我们创建串行调度队列时，我们要release它。可以使用函数dispatch_retain和dispatch_release去增加或者减少引用计数。

（5）在一个队列中存储自定义context information

所有的调度对象允许我们让其与一个自定义上下文数据关联，通过函数dispatch_set_context和dispatch_get_context来使用，系统不会去使用我们的自定义数据，我们自己在恰当的时间去分配和释放。

对于队列，上下文数据通常用来存储一个指向对象的指针，或者其他的数据结构，我们可以在队列的finalizer函数中去释放context data。下面将给一个例子。

（6）为队列提供一个clean up 函数。

当我们创建串行调度队列之后，我们可以让其和一个finalizer函数相连用来清理队列中需要清理的数据。我们可以使用dispatch_set_finalizer_f函数去设置一个函数，当队列的引用计数为0时会去自动的调用。使用此函数去清理和队列相关联的context data，当context 指针不会NULL时，此函数就会调用。

shows a custom finalizer function and a function that creates a queue and installs that finalizer.   
The queue uses the finalizer function to release the data stored in the queue’s context pointer.   
(The myInitializeDataContextFunction and myCleanUpDataContextFunction functions referenced from the code are custom functions that   
you would provide to initialize and clean up the contents of the data structure itself.)   
The context pointer passed to the finalizer function contains the data object associated with the queue. 

void myFinalizerFunction(void *context)  
{  
    MyDataContext* theData = (MyDataContext*)context;  
    // Clean up the contents of the structure  
    myCleanUpDataContextFunction(theData);  
    // Now release the structure itself.  
    free(theData);  
}
  
dispatch_queue_t createMyQueue()  
{  
    MyDataContext* data = (MyDataContext*)             malloc(sizeof(MyDataContext));  
    myInitializeDataContextFunction(data);  
    // Create the queue and set the context data.  
    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("com.example.CriticalTaskQueue", NULL);  

    if (serialQueue)  
    {  
        dispatch_set_context(serialQueue, data);  
        dispatch_set_finalizer_f(serialQueue, &myFinalizerFunction);  
    }  
return serialQueue;  
} 

5、在队列中添加一个任务

（1）有两种方式在队列中添加一个任务，同步或者异步。尽可能使用dispatch_async和dispatch_async_f 函数去执行，比同步的要首选。当我们向队列中添加一个块对象或者函数时，我们没有方法去知道此代码什么时间执行。

使用异步不会去阻塞主线程。

虽然尽可能异步添加任务，在有些时候同步的方式去添加一个任务会防止一些同步错误。同步的方式调用函数dispatch_sync和dispatch_sync_f。此函数阻塞主线程的执行，直到指定的任务完成。

dispatch_async(serialQueue, ^{
        [_friendList addObject:@"234"];
        NSLog(@"testSerial, 111 count = %lu",(unsigned long)_friendList.count);
});

（2）在任务完成的时候执行completion block

当任务完成时，我们应用程序需要得到通知，以便去处理结果，在传统的异步编程中，我们可能会使用回调函数，但是在调度队列中，我们使用completion block。

void average_async(int *data, size_t len,  
 
dispatch_queue_t queue, void (^block)(int))  
{  
    // Retain the queue provided by the user to make sure it does not disappear before the completion block can be called.  
    dispatch_retain(queue);  

    // Do the work on the default concurrent queue and then call the user-provided block with the results.                          
   dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{  
    　　int avg = average(data, len);  
    　　dispatch_async(queue, ^{ block(avg);});  
    　　// Release the user-provided queue when done  
   　　 dispatch_release(queue);  
    });  
}     

（3）并发的执行循环迭代（loop iterations）

对于for循环，如果每一次的迭代相互都没有影响，可以并发的去执行迭代，使用函数dispatch_apply或者dispatch_apply_f 函数.

和正常的循环一样，函数dispatch_apply或者dispatch_apply_f直到所有的循环迭代完成时才返回。

如下代码：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
dispatch_apply(count, queue, ^(size_t i) {  
    printf("%un",i);  
}); 

（4）在主线程上执行任务

我们可以通过调用函数dispatch_get_main_queue 去去得到主线程的调度队列。

（5）延迟执行任务

dispatch_after 异步

double delayInSeconds = 0.5;
dispatch_time_t time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, delayInSeconds * NSEC_PER_SEC);

dispatch_after(time, globalParallelQueue, ^{
        [_friendList addObject:@"234"];
        NSLog(@"testParallel, 111 count = %lu",(unsigned long)_friendList.count);
});

（6）循环执行任务

int i;  
int count = 10;  
for (i = 0; i < count; i++) {  
   printf("%d  ",i);  
}  

如果每次迭代执行的任务与其它迭代独立无关,而且循环迭代执行顺序也无关紧要的话,你可以调用dispatch_apply或dispatch_apply_f函数来替换循环。

这两个函数为每次循环迭代将指定的block或函数提交到queue。当dispatch到并发 queue时,就有可能同时执行多个循环迭代。

用dispatch_apply或dispatch_apply_f时你可以指定串行或并发 queue。并发queue允许同时执行多个循环迭代,而串行queue就没太大必要使用了。

下面代码使用dispatch_apply替换了for循环,你传递的block必须包含一个size_t类型的参数,用来标识当前循环迭代。第一次迭代这个参数值为0,最后一次值为count - 1。

// 获得全局并发queue  
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
size_t count = 10;  
dispatch_apply(count, queue, ^(size_t i) {  
    printf("%zd ", i);  
});  

打印信息：

1 2 0 3 4 5 6 7 8 9  

可以看出，这些迭代是并发执行的

和普通for循环一样,dispatch_apply和dispatch_apply_f函数也是在所有迭代完成之后才会返回，因此这两个函数会阻塞当前线程，主线程中调用这两个函数必须小心,可能会阻止事件处理循环并无法响应用户事件。

所以如果循环代码需要一定的时间执行,可以考虑在另一个线程中调用这两个函数。如果你传递的参数是串行queue,而且正是执行当前代码的queue,就会产生死锁。 同步。

（7）暂停、继续队列

我们可以使用dispatch_suspend函数暂停一个queue以阻止它执行block对象;使用dispatch_resume函数继续dispatch queue。

调用dispatch_suspend会增加queue的引用计数,调用dispatch_resume则减少queue的引用计数。当引用计数大于0时,queue就保持挂起状态。因此你必须对应地调用suspend和resume函数。

挂起和继续是异步的,而且只在执行block之间（比如在执行一个新的block之前或之后）生效。挂起一个queue不会导致正在执行的block停止。

（8）dispath_group的使用

假设有这样一个需求：从网络上下载两张不同的图片，然后显示到不同的UIImageView上去，一般可以这样实现

// 根据url获取UIImage
- (UIImage *)imageWithURLString:(NSString *)urlString {
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlString];
    NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
    return [UIImage imageWithData:data];
}

- (void)downloadImages {
    // 异步下载图片
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 下载第一张图片
        NSString *url1 = @"http://car0.autoimg.cn/upload/spec/9579/u_20120110174805627264.jpg";
        UIImage *image1 = [self imageWithURLString:url1];
        
        // 下载第二张图片
        NSString *url2 = @"http://hiphotos.baidu.com/lvpics/pic/item/3a86813d1fa41768bba16746.jpg";
        UIImage *image2 = [self imageWithURLString:url2];
        
        // 回到主线程显示图片
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView1.image = image1;
            
            self.imageView2.image = image2;
        });
    });
}

虽然这种方案可以解决问题，但其实两张图片的下载过程并不需要按顺序执行，并发执行它们可以提高执行速度。

有个注意点就是必须等两张图片都下载完毕后才能回到主线程显示图片。Dispatch Group能够在这种情况下帮我们提升性能。

下面先看看Dispatch Group的用处：

我们可以使用dispatch_group_async函数将多个任务关联到一个Dispatch Group和相应的queue中，group会并发地同时执行这些任务。而且Dispatch Group可以用来阻塞一个线程, 直到group关联的所有的任务完成执行。

有时候你必须等待任务完成的结果,然后才能继续后面的处理。

下面用Dispatch Group优化上面的代码：

// 根据url获取UIImage
- (UIImage *)imageWithURLString:(NSString *)urlString {
NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlString];
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
// 这里并没有自动释放UIImage对象
return [[UIImage alloc] initWithData:data];
}

- (void)downloadImages {
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

// 异步下载图片
dispatch_async(queue, ^{
// 创建一个组
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

__block UIImage *image1 = nil;
__block UIImage *image2 = nil;

// 关联一个任务到group
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 下载第一张图片
NSString *url1 = @"http://car0.autoimg.cn/upload/spec/9579/u_20120110174805627264.jpg";
image1 = [self imageWithURLString:url1];
});

// 关联一个任务到group
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
// 下载第一张图片
NSString *url2 = @"http://hiphotos.baidu.com/lvpics/pic/item/3a86813d1fa41768bba16746.jpg";
image2 = [self imageWithURLString:url2];
});

// 等待组中的任务执行完毕,回到主线程执行block回调
        dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView1.image = image1;
            self.imageView2.image = image2;
            
            // 千万不要在异步线程中自动释放UIImage，因为当异步线程结束，异步线程的自动释放池也会被销毁，那么UIImage也会被销毁
            
            // 在这里释放图片资源
            [image1 release];
            [image2 release];
        });

// 释放group
dispatch_release(group);
});
}

dispatch_group_notify函数用来指定一个额外的block，该block将在group中所有任务完成后执行。

小结：详解IOS开发应用之并发Dispatch Queues的内容介绍完了，希望通过本文的学习能对你有所帮助！

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