ios 深入浅出多线程(GCD)

一、前言

相信很多人跟我有不谋而合的想法，对多线程编程存在一定的误解。一个比较直接的说法就是: 新开一个线程，能提高速度，避免阻塞主线程!

二、线程与进程

1、进程

( 1 ) 正在进行中的程序被称为进程,负责程序运行的内存分配

( 2 ) 每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间。

例子: 同一台手机运行多个app，每个运行中的app就是一个进程。

2、线程

( 1 ) 线程是进程中一个独立的执行路径(控制单元)

( 2 ) 一个进程中至少包含一条线程,即主线程

( 3 ) 可以将耗时的执行路径(如网络请求)放在其他线程中执行

( 4 ) 线程不能被杀掉,但是可以暂停/休眠一条线程

例子: 运行中的某个app，切换到某一级页面，该页面正在请求数据，请求数据就成为一个(子)线程。

三、什么是多线程？

看到一篇技术软文，作者在谈到多线程的时候，说了这么一句话:”其实，如果不考虑其他任何因素和技术，多线程有百害而无一利，只能浪费时间，降低程序效率。” 刚看到这句话，我懵逼了。后来我觉得还是有一定的道理的。

试想一下，一个任务由十个子任务组成。现在有两种方式完成这个任务：

1、建十个线程，把每个子任务放在对应的线程中执行。执行完一个线程中的任务就切换到另一个线程。

2、把十个任务放在一个线程里，按顺序执行。

操作系统的基础知识告诉我们，线程，是执行程序最基本的单元，它有自己栈和寄存器。说得再具体一些，线程就是“一个CPU执行的一条无分叉的命令列”。

对于第一种方法，在十个线程之间来回切换，就意味着有十组栈和寄存器中的值需要不断地被备份、替换。

而对于对于第二种方法，只有一组寄存器和栈存在，显然效率完胜前者。

四、并发、并行和串行

1、并发

首先，并发是一种现象。他具体指：多个任务同时发生，需要被处理。侧重点在发生！

例如: 很多人排队等待检票

2、并行

同理，并行是一种技术。他具体指:一个同时处理多个任务的技术，一种同时处理多个任务的能力。侧重点在运行时!

例如: 景点开发多了检票窗口，同一时间内能服务多个游客。

3、串行

并行的反义词，表示任务按顺序执行，前一个任务执行完后才能执行下一个。

总结 : 我们经常挂在嘴边的“多线程”，正是采用了并行技术，从而提高了执行效率。因为有多个线程，所以计算机的多个CPU可以同时工作，同时处理不同线程内的指令。并发是一种现象，面对这一现象，我们首先创建多个线程，真正加快程序运行速度的，是并行技术。也就是让多个CPU同时工作。而多线程，是为了让多个CPU同时工作成为可能。

五、同步与异步

1、同步

第一行调用requestData()方法，那么程序运行到第二行的时候，requestData()肯定执行完了。

2、异步

允许在执行某一任务，函数立刻返回,但是要执行的任务稍后完成。

例如: 点击保存一些数据: 数据写到磁盘，更新UI。 对于同步异步而言，需要等待数据保存完成，载去更新UI；对于异步而言，立刻从保存数据方法返回并向后执行代码，真正保存数据的指令稍后执行。

3、区别和联系

假设现在有三个任务需要处理。假设单个CPU处理它们分别需要3、1、1秒。

并行与串行，其实讨论的是处理这三个任务的速度问题。如果三个CPU并行处理，那么一共只需要3秒。相比于串行处理，节约了两秒。

而同步/异步，其实描述的是任务之间先后顺序问题。假设需要三秒的那个是保存数据的任务，而另外两个是UI相关的任务。那么通过异步执行第一个任务，我们省去了三秒钟的卡顿时间。

对于同步执行的三个任务来说，系统倾向于在同一个线程里执行它们。因为即使开了三个线程，也得等他们分别在各自的线程中完成。并不能减少总的处理时间，反而徒增了线程切换（这就是文章开头举的例子）。

对于异步执行的三个任务来说，系统倾向于在三个新的线程里执行他们。因为这样可以最大程度的利用CPU性能，提升程序运行效率。

总结:于是我们可以得出结论，在需要同时处理IO和UI的情况下，真正起作用的是异步，而不是多线程。可以不用多线程（因为处理UI非常快），但不能不用异步（否则的话至少要等IO结束）。

六、关于GCD

1、GCD是一block为基本单位，一个block可以理解为一个任务。

使用block的过程，就是把block放到合适的队列，并选择合适的方法来执行block的过程。

综上，在GCD有两个重要的概念：队列 和 执行方式。

2、队列

( 1 ) 串行队列 : 先进先出，每次只执行一个任务

( 2 ) 并行队列 : 先进先出，可形成多个任务并发

( 3 ) 主队列 ： 特殊的串行队列，队列中的任务一定会在主线程中执行。

3、执行方式

( 1 ) 同步执行

( 2 ) 异步执行



综上，我们可以知道，同步不一定在本线程，异步不一定开启新线程。我们在编程的时候，更多的考虑是同步、异步和串行、并行。而不是考虑是否开启新线程。

4、GCD 的死锁问题

下面我们来看一段代码

- (void)viewDidLoad
{

[super viewDidLoad];

NSLog(@"1");

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

NSLog(@"2");

});

NSLog(@"3");
}

模拟器运行后的结果： 屏幕是黑屏的。为什么呢？视图还没被渲染。

分析:

dispatch_async(queue,block) async 异步队列，dispatch_async 函数会立即返回, block会在后台异步执行。

dispatch_sync(queue,block) sync 同步队列，dispatch_sync 函数不会立即返回，及阻塞当前线程,等待 block同步执行完成。

在viewDidLoad在主线程中，即在主队列中。当执行到dispatch_sync时候，向dispatch_get_main_queue插入同步thread1。那么问题来了，sync会等到后面的block执行完才返回，然后sync又在dispatch_get_main_queue中，因为主队列是串行队列，sync是后面添加的，前一个是主线程，所以sync要想执行block必须等待主线程完成，主线程等待sync返回，去执行后续内容。在主队列中的两个任务互相等待，照成死锁，sync 等待mainThread 执行完成， mianThread 等待sync 函数返回。

解决方案:

在一般情况下，我们不必要用dispatch_sync，因为dispatch_async能够更好的利用CPU，提高运行效率。只有当我们需要保证队列中的任务要顺序执行的时候，我们才需要用到dispatch_sync。上面只需要将dispatch_sync换成dispatch_async即可。

5、任务组

了解完队列后，我们会有一个正常的想法：怎么去确定我们所有的任务都已经完成了。如果是单个串行队列中，这个不是问题，只要把block添加到队列末尾即可。但是对于并行队列和串并行队列混合呢？这个就需要dispatch_group！

// 创建任务组
dispatch_group_t  group =   dispatch_group_create();

//创建全局队列
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(0, 0);

dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{

for (int i = 0; i < 5; i++) {

NSLog(@"%d",i);
}

});

dispatch_group_async(group, globalQueue, ^{

NSLog(@"5");

});

dispatch_group_notify(group, globalQueue, ^{

NSLog(@"完成");

});

首先我们要通过dispatch_group_create()方法生成一个组。我们把dispatch_async方法换成dispatch_group_async。这个方法多了一个参数，第一个参数填刚刚创建的分组。最后调用dispatch_group_create方法。这个方法表示把第三个参数block传入第二个参数队列中去。而且可以保证第三个参数block执行时，group中的所有任务已经全部完成。