并行和并发
在英文世界里，「并行」和「并发」的区别比较清晰，「并行」对应parallelism，「并发」对应concurrency；但在中文世界里二者仅一字之差，两个概念非常容易弄混淆；
各种资料对「并行」和「并发」有各种各样的解释和比喻。我比较喜欢的一种是播客节目内核恐慌中的主播Rio的描述，大概意思是：
「并发」和「并行」是一种计算模型，使得计算机能够在同一时间处理多个任务；「并发」表示逻辑概念上的「同时」，「并行」表示物理概念上的「同时」。
简单来说，若说两个任务A和B并发执行，则表示任务A和任务B在同一时间段里被执行（更多的可能是二者交替执行）；若说任务A和B并行执行，则表示任务A和任务B在同时被执行（这要求计算机有多个运算器）；
一句话：并行要求并发，但并发并不能保证并行。
P.S：在《GCD深入理解（1）》中有更详细的图文解释，参考这里。
Dispatch Queues介绍
Dispatch Queues是GCD处理异步任务和并发任务的关键载体，简而言之，在GCD中，将task放入某个Dispatch Queue中，然后等待系统去处理之。
Dispatch queue是object-like structure，也就是说Dispatch queue在Objective-C中不是类结构，而是类类结构。dispatch queue对task的管理都遵循FIFO。GCD提供了一些公共的dispatch queue，但是用户也可以自定义一些dispatch queue；iOS对dispatch queue做了归类，分为三类：
- Serial Dispatch Queue
- Concurrent Dispatch Queue
- Main Dispatch Queue
Serial Dispatch Queue
顾名思义，serial dispatch queue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。即每次从queue中取出一个task进行处理；用户可以根据需要创建任意多的serial dispatch queue，serial dispatch queue彼此之间是并发的；
创建serial dispatch queue使用dispatch_queue_create方法，指定其第二个参数为DISPATCH_QUEUE_SERIAL（即NULL）即可：
dispatch_queue_t queue;
queue = dispatch_queue_create("com.example.MySerialQueue",DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
注意：如果不算“Main Dispatch Queue”，系统中不存在所谓的global serial dispatch queue。
P.S：main dispatch queue其实也算serial dispatch queue，后文有述。
Concurrent Dispatch Queue
相对于Serial Dispatch Queue，Concurrent Dispatch Queue一次性并发执行一个或者多个task；和Serial Dispatch Queue不同，系统提供了四个global concurrent queue，使用dispatch_get_global_queue函数就可以获取这些global concurrent queue；
和Serial Dispatch Queue一样，用户也可以根据需要自己定义concurrent queue；创建concurrent dispatch queue也使用dispatch_queue_create方法，所不同的是需要指定其第二个参数为DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT即可：
dispatch_queue_t queue;
queue = dispatch_queue_create("com.example.MyConcurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
P.S：根据我的理解，对于concurrent queue，其管理的task可能在多个不同thread上执行，至于dispatch queue管理多少个thread是未知的，这要视系统资源而定，用户无需为此烦扰。
创建concurrent queue也是使用dispatch_queue_create方法，指定第二个参数为DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT。
Main Dispatch Queue
关于Main Dispatch Queue，《Concurrency Programming Guide》（Apple官方文档）的描述如下：
The main dispatch queue is a globally available serial queue that executes tasks on the application’s main thread.
根据我的理解，application的主要任务（譬如UI管理之类的）都在main dispatch queue中完成；根据文档的描述，main dispatch queue中的task都在一个thread中运行，即application’s main thread（thread 1）。
P.S：所以，如果想要更新UI，则必须在main dispatch queue中处理，获取main dispatch queue也很容易，调用dispatch_get_main_queue()函数即可。
关于Dispatch Queues的一些误解
在学习GCD过程中，我一路上有许多关于dispatch的错误理解，如下是总结：
1.不存在所谓的「同步队列」和「异步队列」。
「同步」或「异步」描述的是task与其上下文之间的关系，所以，笔者觉得「同步队列」和「异步队列」对于Objective-C的GCD而言是不靠谱的概念；
2.Serial Dispatch Queue上的tasks并非只在同一个thread上执行。
吾尝以为serial queue上的tasks都是在同一个thread上运行，后来明白了不是这样的，对于那些同步请求的任务，譬如使用dispatch_sync函数添加到serial dispatch queue中的任务，其运行的task往往与所在的上下文是同一个thread；对于那些异步请求的任务，譬如使用dispatch_async函数添加到serial dispatch queue中的任务，其运行的task往往是另一个的thread。举例说明：
- (void)viewDidLoad {
[super viewDidLoad];
dispatch_queue_t aSerialQueue = dispatch_queue_create("haha", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_sync(aSerialQueue, ^{
// block 1
NSLog(@"current 1: %@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(aSerialQueue, ^{
// block 2
NSLog(@"current 2: %@", [NSThread currentThread]);
});
}
/*
执行结果：
current 1: <NSThread: 0x7f8f397152f0>{number = 1, name = main}
current 2: <NSThread: 0x7f8f39464db0>{number = 2, name = (null)}
*/
block 1和block 2都由同一个serial dispatch queue管理，但它们的执行线程显然不同，前者的执行线程是thread 1，后者的执行线程是thread 2。
3.dispatch queue和thread并不存在一对一或者一对多的关系。
通过设置断点等测试手段可以知道可能多个dispatch queue共用一个thread，也可能一个dispatch queue中的tasks在多个不同threads上执行。
总之，根据我的理解，thread和dispatch queue之间没有从属关系。
dispatch_sync和dispatch_async
dispatch_sync和dispatch_async介绍
在GCD中，dispatch_sync和dispatch_async是两个函数，前者用于派发同步任务，后者用于派发异步任务，二者使用格式如下：
// dispatch task synchronously
dispatch_sync(someQueue1, ^{
// do something 1
});
// do something 2
// dispatch task asynchronously
dispatch_async(someQueue2, ^{
// do something 3
});
// do something 4
对于派发同步任务，do something 2一定会在do something 1完成之后执行，即所谓的“同步”。当执行到dispatch_sync(…)时，其上下文被阻塞，直到dispatch_sync派发的block被执行完毕；并且，根据笔者的理解，dispatch_sync派发的block的执行线程和dispatch_sync上下文线程是同一个线程。
P.S：“dispatch_sync派发的block的执行线程和dispatch_sync上下文线程是同一个线程”这个说法还没有找到权威的、直接明了的佐证。
对于派发异步任务，do something 4会立即执行，而不会等到do something 3执行完，即所谓“异步”。当执行到dispatch_async(…)时，其上下文不被阻塞，继续运行；
根据笔者的理解，do something 3和do something 4往往在不在同一个Thread中被执行，即dispatch_async派发的block的执行线程和dispatch_async上下文线程不是同一个线程；
来看一个示例，如下有一段代码：
// 1. create a serial dispatch queue
dispatch_queue_t serial_queue=
dispatch_queue_create("com.zhangbuhuai.test", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // Thread 1
// 2. add tasks to serial dispatch queue
// 1) add a task synchronously
dispatch_sync(serial_queue, ^{
sleep(3); // 休眠3秒
NSLog(@"task 1"); // Thread 1
});
// 2) add a task synchronously too
dispatch_sync(serial_queue, ^{
NSLog(@"task 2"); // Thread 1
});
// 3) add a task asynchronously
dispatch_async(serial_queue, ^{
NSLog(@"task 3"); // Thread x (x != 1)
});
// 4) add a task asynchronously too
dispatch_async(serial_queue, ^{
NSLog(@"task 4"); // Thread x (x != 1)
});
NSLog(@"test end"); // Thread 1
假设建立serial_queue所在的上下文运行的thread为Thread 1，则测试结果很可能是NSLog(@"task 1");和NSLog(@"task 2");也都在Thread 1中执行，而NSLog(@"task 3");和NSLog(@"task 4");在别的Thread中执行。
执行结果：
task 1 task 2 test end task 3 task 4
根据结果我们知道，对于serial dispatch queue中的tasks，无论是同步派发还是异步派发，其执行顺序都遵循FIFO；同样，这个示例也可以直观阐述dispatch_sync和dispatch_async的不同效果。
dispatch_sync和dispatch_async的使用时机
在大多数时候，dispatch_sync和dispatch_async的使用时机非常清晰的：
- 如果派发的task耗时长，不想让上下文线程被阻塞就用dispatch_async；
- 如果要处理的代码比较短，想要实现代码保护（线程安全），选用dispatch_sync；
P.S：关于dispatch_sync与线程同步（代码保护）之间的关系，以后会专门阐述。
但有些时候，使用dispatch_sync或者dispatch_async都可以的情况（譬如实现setter）下，就不是那么好选择了。
在《Effective Objective-C 2.0》Item 41（中文版P169）中看到非常重要的一句话：
…，因为在执行异步派发时，需要拷贝块。
我对这句话的理解是：
- 执行同步派发（dispatch_sync）时，是不需要拷贝block的，这是因为dispatch_sync中所派发的task往往和当前上下文所处同一个Thread；
- 执行异步派发（dispatch_async）时，需要拷贝block，这是因为dispatch_async中所派发的task往往和当前上下文不同于一个Thread；
所以，当选择dispatch_sync或者dispatch_async都可以的情况下，站在效率的角度，如果拷贝block的时间成本过高，则使用dispatch_sync；如果拷贝block的时间成本远低于执行block的时间成本，则使用dispatch_async；
P.S：《Effective Objective-C 2.0》上的这句话“…，因为在执行异步派发时，需要拷贝块”在某种程度上佐证了上文提到的两个说法：
- dispatch_sync派发的block的执行线程和dispatch_sync上下文线程是同一个线程；
- dispatch_async派发的block的执行线程和dispatch_async上下文线程不是同一个线程；
参考资料：
- 《Concurrency Programming Guide》（Apple官方文档）
- 《Effective Objective-C 2.0》