OC - 19.GCD

简介

• GCD（Grand Center Dispatch）是Apple为多核的并行运算提出的解决方案，纯C语言
• 更加适配多核处理器，且自动管理线程的生命周期，使用起来较为方便
• GCD通过任务和队列实现多线程功能
  • 任务：描述所要执行的操作
  • 队列：用来存放所要执行的任务，队列中的任务遵循FIFO（First In First Out）原则

GCD的任务函数（是否开启新的线程）

• 同步
  • 不具备开启新的线程的能力
  • 同步执行任务的函数
    • void dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)，Block类型
      • queue：任务队列
      • block（代码块）：所执行的任务
    • void dispatch_sync_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work)，函数类型（每个Block类型都对应一个函数类型）
      • queue：任务队列
      • context：传递给任务函数的参数
      • work（函数）：所执行的任务
  • 同步执行任务的其他函数（barrier），在前面的任务执行完毕它才执行，它后边的任务等它执行完毕才执行
    • void dispatch_barrier_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)，block类型
      • queue：任务队列，仅当该参数为并发队列时，该函数才有意义
    • dispatch_barrier_sync_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work)，函数类型
• 异步
  • 具备开启新的线程的能力（需要将任务添加到并发队列中）
  • 异步执行任务的函数（参数意义与同步函数相同）
    • void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)
    • void dispatch_async_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work)
  • 异步执行任务的其他函数（barrier），在前面的任务执行完毕它才执行，它后边的任务等它执行完毕才执行（参数意义与同步函数相同）
    • void dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)
    • void dispatch_barrier_async_f(dispatch_queue_t queue, void *context, dispatch_function_t work)

GCD的队列（任务的执行方式）

• 并发队列
  • 开启多个线程，使队列中的多个任务并发执行（需要异步执行函数的配合）
• 串行队列
  • 队列中的任务一个接一个顺序地执行
• 队列的种类
  • 串行队列
    • dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr)
      • label：通常为0
      • attr：队列类型，DISPATCH_QUEUE_SERIAL
  • 并发队列
    • dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr)
      • label：通常为0
      • attr：队列类型 DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
  • 主队列（串行，只能在主线程中运行）
    • dispatch_queue_t dispatch_get_main_queue(void)，获取主队列
  • 全局队列（并发）
    • dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long identifier, unsigned long flags)

任务与队列的组合

• 同步函数
  • 同步函数主队列

    /**
    - 运行在主线程主队列（未开启新的线程），主线程被卡死
    - 原因：任务代码等待着当前函数执行完毕才能执行（当前函数正在执行且未执行完毕）；
    	   当前函数等待着任务代码 执行完毕才能执行（当前任务正在执行且未执行完毕）；
    	   相互等待，出现死锁
    */
    
    //获取主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    //添加任务到队列
    dispatch_sync(queue, ^{
        //任务1代码
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        //任务2代码
    });

  • 同步函数串行队列

    /**
    - 运行在主线程串行非主队列（未开启新的线程），任务串行执行
    */
    
    //创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("[email protected]", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //添加任务到队列
    dispatch_sync(queue, ^{
        //任务1代码
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        //任务2代码
    });

  • 同步函数并发队列

    /**
    - 运行在非主线程并发队列（未开启新的线程），任务串行执行
    */
    
    //获取全局队列（并发）
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    //将任务加至队列
    dispatch_sync(queue, ^{
        //任务1代码
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        //任务2代码
    });

• 异步函数
  • 异步函数主队列

    /**
    - 运行在主线程主队列（未开启新的线程），任务串行执行
    */
    
    // 获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    // 将任务加入队列
    dispatch_async(queue, ^{
        //任务1代码
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        //任务2代码
    });

  • 异步函数串行队列

    /**
    - 运行在主函数串行非主队列（未开启新的线程），任务串行执行
    */
    
    //创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("[email protected]", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    //将任务加至队列
    dispatch_async(queue, ^{
        //任务1代码
    })
    dispatch_async(queue, ^{
        //任务2代码
    })

  • 异步函数并发队列

    /**
    - 运行在非主线程并发队列（开启新的线程），任务并发执行
    - 系统根据任务创建线程（无法确定任务执行在哪个线程）
    */
    
    //获得全局并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    //将任务加入队列
    dispatch_async(queue, ^{
        //任务1代码
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        //任务2代码
    });

    线程之间的通信

• 从主线程到子线程
  • 注意
    • 只有异步函数与并发队列的组合，才会开启新的线程，使任务并发执行
    • 通常使用异步函数将任务添加到并发队列中，来实现从主线程到子线程的通信
  • 实现代码

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    		//需要在子线程中执行的任务代码
    	})

• 从子线程到主线程
  • 注意
    • 主队列中的任务只能在主线程中执行
    • 通常使用异步/同步函数将任务添加到主队列中，来实现从子线程到主线程的通信
  • 实现代码

    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            //需要在主线程中执行的代码
        })

GCD的其他任务

• 单次执行（通常用在单例模式的设计中）

  //定义一个标记
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
      //此处的代码只会被执行一次
  });

• 延迟执行

  /**
  - 方法一（GCD）
  */
  dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
      //此处的代码将延迟执行
  });
  
  /**
  - 方法二（performSelector）
  */
  [self performSelector:@selector(run) withObject:self afterDelay:2.0];
  
  /**
  - 方法三（NSTimer）
  */
  [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:NO]
  

• 快速迭代

  void dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t queue, void (^block)(size_t))
  /**
  	iterations：迭代执行的次数
  	queue：任务队列
  	block：迭代执行的代码
  	size_t：用来定义当前迭代到第几次，需要自己添加，如在size_t后添加index索引，记录当前的迭代次数
  */

• Barrier

  /**
  - Barrier中的任务，只能在它前面的任务执行完毕才能执行
    Barrier后的任务，只能等到它执行完毕才能执行
  - 要将队列添加到自己创建的并发队列中，否其功能等同于函数
    void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)
  */
  //创建队列（通常是自己创建的并发队列）
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("123", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  //将任务添加到队列
  dispatch_async(queue, ^{
      //在Barrier前执行的任务代码
  });
  dispatch_barrier_async(queue, ^{
     //Barrier中的任务代码
  });
  dispatch_async(queue, ^{
      //在Barrier后执行的任务代码
  });

• 队列组

  //获取全局并发队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
  //创建队列组
  dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
  //添加任务到队列组
  dispatch_group_async(group, queue, ^{
      	//任务1代码
  	});
  dispatch_group_async(group, queue, ^{
      	//任务2代码
  	});
  dispatch_group_notify(group, queue, ^{
      	//任务3代码
      	/**
      	group组中的所有任务执行完毕在执行
      	若group为空，则立即执行
      	*/
  });

GCD定时器

• 实现原理
  • 创建一个DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER类型的dispatch source，并添加到dispatch queue，通过dispatch source来响应事件
  • 通过函数void dispatch_source_set_timer(dispatch_source_t source, dispatch_time_t start, uint64_t interval, uint64_t leeway)，来设置dispatch source的执行事件
• 实现代码

  //获得队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
  //创建一个定时器
  self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
  
  //设置定时器的各种属性(起止时间)
  dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(8.0 * NSEC_PER_SEC));
  uint64_t interval = (uint64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC);
  //设置
  dispatch_source_set_timer(self.timer, start, interval, 0);
  
  //设置回调
  dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
      //定时器被触发时所要执行的代码
  });
  
  //开启定时器
  dispatch_resume(self.timer);
  //取消定时器
  dispatch_cancel(self.timer);