iOS-多线程(GCD-介绍)

一.关于GCD

(一)、简单介绍

1.什么是GCD？

全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”

纯C语言，提供了非常多强大的函数

2.GCD的优势

GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案

GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）

GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）

程序员只需要告诉GCD想要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码 

3.提示

(1)GCD存在于libdispatch.dylib这个库中，这个调度库包含了GCD的所有的东西，但任何IOS程序，默认就加载了这个库，在程序运行的过程中会动态的加载这个库，不需要我们手动导入。



点击+a按钮，可以导入框架。



(2)GCD是纯C语言的，因此我们在编写GCD相关代码的时候，面对的函数，而不是方法。

(3)GCD中的函数大多数都以dispatch开头。

(二)、任务和队列的概念

GCD中有2个核心概念

（1）任务：执行什么操作

（2）队列：用来存放任务 

将任务添加到队列中，GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行

提示：任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

(三)、执行任务的函数

1.GCD中有2个用来执行任务的函数

说明：把右边的参数（任务）提交给左边的参数（队列）进行执行。

（1）用同步的方式执行任务 dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

参数说明：

queue：队列

block：任务

（2）用异步的方式执行任务 dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

(四)、队列

1.队列的类型

GCD的队列可以分为2大类型

（1）并发队列（Concurrent Dispatch Queue）

可以让多个任务并发（同时）执行（自动开启多个线程同时执行任务）并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效



（2）串行队列（Serial Dispatch Queue）

让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）



2.补充说明

有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行

同步和异步决定了要不要开启新的线程

同步：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力

异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

并发和串行决定了任务的执行方式

并发：多个任务并发（同时）执行

串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务 

3.串行队列

GCD中获得串行有2种途径

（1）使用dispatch_queue_create函数创建串行队列

dispatch_queue_t  dispatch_queue_create(const char *label,  dispatch_queue_attr_t attr); // 队列名称， 队列属性，一般用NULL即可

示例：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("wendingding", NULL); // 创建

dispatch_release(queue); // 非ARC需要释放手动创建的队列

（2）使用主队列（跟主线程相关联的队列）

主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列,放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行

使用dispatch_get_main_queue()获得主队列

示例：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue(); 

4.并发队列

GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，不需要手动创建

使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(dispatch_queue_priority_t priority,unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可

示例：

这个参数是留给以后用的，暂时用不上，传个0。

第一个参数为优先级，这里选择默认的。获取一个全局的默认优先级的并发队列。

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); // 获得全局并发队列



说明：全局并发队列的优先级

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认（中）

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

5.各种队列的执行效果

 

二.常见问题

 1.队列和任务的区别：

队列是管理线程的，相当于线程池,能管理线程什么时候执行。

队列主要包括三种:串行队列和并行队列和主队列

任务主要包含两种:异步任务和同步任务

并行队列:在队列中的多个任务(线程)同时执行(不按顺序执行)

串行队列:在队列中的多个任务(线程)排队 依次执行(按顺序执行)

同步:它会阻塞当前线程并等待Block中的任务执行完毕,然后当前线程才会继续往下运行

异步:当前线程会直接往下执行,它不会阻塞当前线程

并行队列中的线程会并发执行，可能会有一个疑问，队列不是先进先出吗，如果后面的任务执行完了，怎么出去的了。这里需要强调下，任务执行完毕了，不一定出队列。只有前面的任务执行完了，才会出队列。

提示：任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

 2.主线程队列和GCD创建的串行队列也是有区别的。

 主线程队列和GCD创建的队列是不同的。在GCD中创建的队列优先级没有主队列高，所以在GCD中的串行队列开启同步任务里面没有嵌套任务是不会阻塞主线程，只有一种可能导致死锁，就是串行队列里，嵌套开启任务，有可能会导致死锁。

 主线程队列中不能开启同步，会阻塞主线程。只能开启异步任务，开启异步任务也不会开启新的线程，只是降低异步任务的优先级，让cpu空闲的时候才去调用。而同步任务，会抢占主线程的资源，会造成死锁。

 3.线程：里面有非常多的任务（同步，异步）

 同步与异步的区别：

 同步任务优先级高，在线程中有执行顺序，不会开启新的线程。

 异步任务优先级低，在线程中执行没有顺序，看cpu闲不闲。在主队列中不会开启新的线程，其他串行队列开启一个,并行队列开机几个,队列会开启新的线程。

4.主线程队列注意：

 在主队列开启异步任务，不会开启新的线程而是依然在主线程中执行代码块中的代码。为什么不会阻塞线程？

  主队列开启异步任务，虽然不会开启新的线程，但是他会把异步任务降低优先级，等闲着的时候，就会在主线程上执行异步任务。

5.在主队列开启同步任务，为什么会阻塞线程？

 在主队列开启同步任务，因为主队列是串行队列，里面的线程是有顺序的，先执行完一个线程才执行下一个线程，而主队列始终就只有一个主线程，主线程是不会执行完毕的，因为他是无限循环的，除非关闭应用程序。因此在主线程开启一个同步任务，同步任务会想抢占执行的资源，而主线程任务一直在执行某些操作，不肯放手。两个的优先级都很高，最终导致死锁，阻塞线程了。

 队列 dispatch_queue_t，队列名称在调试时辅助，无论什么队列和任务，线程的创建和回收不需要程序员操作，有队列负责。

 　　串行队列：队列中的任务只会顺序执行(类似跑步)

 　　　　　　　dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create(“....”, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

 　　并行队列：队列中的任务通常会并发执行(类似赛跑)

 　　　　　　　dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("......", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

 　　全局队列：是系统的，直接拿过来（GET）用就可以；与并行队列类似，但调试时，无法确认操作所在队列

 　　　　　　　dispatch_queue_t q = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

 　　主队列：每一个应用程序对应唯一一个主队列，直接GET即可；在多线程开发中，使用主队列更新UI

 　　　　　　　dispatch_queue_t q = dispatch_get_main_queue();

 操作

 　　dispatch_async 异步操作，会并发执行，无法确定任务的执行顺序；

 　　dispatch_sync 同步操作，会依次顺序执行，能够决定任务的执行顺序；

三.队列和操作的组合

异步:

 全局队列异步：操作会新建多个线程、操作无序执行，队列前如果有其他任务，会等待前面的任务完成之后再执行

 主队列异步：操作不会新建线程,操作都应该在主线程上顺序执行的，不存在异步的概念

 并行队列异步：操作会新建多个线程（有多少任务，就开N个线程执行）、操作无序执行；队列前如果有其他任务，会等待前面的任务完成之后再执行；场景：既不影响主线程，又不需要顺序执行的操作！

 串行队列异步：操作需要一个子线程，会新建线程、线程的创建和回收不需要程序员参与，操作顺序执行，“最安全的选择”

同步:

 全局队列同步：操作不会新建线程、操作顺序执行

 主队列同步：如果把主线程中的操作看成一个大的Block，那么除非主线程被用户杀掉，否则永远不会结束；主队列中添加的同步操作永远不会被执行，会死锁

  并行队列同步：操作不会新建线程、操作顺序执行
 串行队列同步：操作不会新建线程、操作顺序执行

队列和操作的组合代码如下:

（1）用异步函数往并发队列中添加任务

9 #import "YYViewController.h"
10
11 @interface YYViewController ()
12
13 @end
14
15 @implementation YYViewController
16
17 - (void)viewDidLoad
18 {
19     [super viewDidLoad];
20     //1.获得全局的并发队列
21    dispatch_queue_t queue =  dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
22     //2.添加任务到队列中，就可以执行任务
23     //异步函数：具备开启新线程的能力
24     dispatch_async(queue, ^{
25         NSLog(@"下载图片1----%@",[NSThread currentThread]);
26     });
27     dispatch_async(queue, ^{
28         NSLog(@"下载图片2----%@",[NSThread currentThread]);
29     });
30     dispatch_async(queue, ^{
31         NSLog(@"下载图片2----%@",[NSThread currentThread]);
32     });
33 //打印主线程
34     NSLog(@"主线程----%@",[NSThread mainThread]);
35
36 }
37
38 @end

总结：同时开启三个子线程

（2）用异步函数往串行队列中添加任务

9 #import "YYViewController.h"
10
11 @interface YYViewController ()
12
13 @end
14
15 @implementation YYViewController
16
17 - (void)viewDidLoad
18 {
19     [super viewDidLoad];
20
21     //打印主线程
22     NSLog(@"主线程----%@",[NSThread mainThread]);
23
24     //创建串行队列
25     dispatch_queue_t  queue= dispatch_queue_create("wendingding", NULL);
26     //第一个参数为串行队列的名称，是c语言的字符串
27     //第二个参数为队列的属性，一般来说串行队列不需要赋值任何属性，所以通常传空值（NULL）
28
29     //2.添加任务到队列中执行
30     dispatch_async(queue, ^{
31         NSLog(@"下载图片1----%@",[NSThread currentThread]);
32     });
33     dispatch_async(queue, ^{
34         NSLog(@"下载图片2----%@",[NSThread currentThread]);
35     });
36     dispatch_async(queue, ^{
37         NSLog(@"下载图片2----%@",[NSThread currentThread]);
38     });
39
40     //3.释放资源
41 //    dispatch_release(queue);
42 }
43
44 @end

总结：会开启线程，但是只开启一个线程

(3) 用异步函数往主队列中添加任务

/**
*  async -- 主队列(很常用) 不会开启线程
*/
- (void)asyncMainQueue
{
// 1.主队列(添加到主队列中的任务，都会自动放到主线程中去执行)
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

// 2.添加 任务 到主队列中
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片1---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片2---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片3---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片4---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片5---%@", [NSThread currentThread]);
});
}

总结:不开启线程,在主线程中执行

（4）用同步函数往并发队列中添加任务

9 #import "YYViewController.h"
10
11 @interface YYViewController ()
12
13 @end
14
15 @implementation YYViewController
16 /**
17  *  用同步函数往并发队列中添加任务
18  */
19 - (void)viewDidLoad
20 {
21     [super viewDidLoad];
22
23     //打印主线程
24     NSLog(@"主线程----%@",[NSThread mainThread]);
25
26     //创建串行队列
27     dispatch_queue_t  queue= dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
28
29
30     //2.添加任务到队列中执行
31     dispatch_sync(queue, ^{
32         NSLog(@"下载图片1----%@",[NSThread currentThread]);
33     });
34     dispatch_sync(queue, ^{
35         NSLog(@"下载图片2----%@",[NSThread currentThread]);
36     });
37     dispatch_sync(queue, ^{
38         NSLog(@"下载图片3----%@",[NSThread currentThread]);
39     });
40 }
41
42 @end

总结：不会开启新的线程，并发队列失去了并发的功能

（5）用同步函数往串行队列中添加任务

9 #import "YYViewController.h"
10
11 @interface YYViewController ()
12
13 @end
14
15 @implementation YYViewController
16
17
18 /**
19  *用同步函数往串行队列中添加任务
20  */
21 - (void)viewDidLoad
22 {
23     [super viewDidLoad];
24      NSLog(@"用同步函数往串行队列中添加任务");
25     //打印主线程
26     NSLog(@"主线程----%@",[NSThread mainThread]);
27
28     //创建串行队列
29     dispatch_queue_t  queue= dispatch_queue_create("wendingding", NULL);
30
31     //2.添加任务到队列中执行
32     dispatch_sync(queue, ^{
33         NSLog(@"下载图片1----%@",[NSThread currentThread]);
34     });
35     dispatch_sync(queue, ^{
36         NSLog(@"下载图片2----%@",[NSThread currentThread]);
37     });
38     dispatch_sync(queue, ^{
39         NSLog(@"下载图片3----%@",[NSThread currentThread]);
40     });
41 }
42
43 @end

总结：不会开启新的线程

(6) 同步函数添加任务到主线程 (卡死)

/**
*  sync -- 主队列(不能用---会卡死)
*/
- (void)syncMainQueue
{
NSLog(@"syncMainQueue----begin--");

// 1.主队列(添加到主队列中的任务，都会自动放到主线程中去执行)
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

// 2.添加 任务 到主队列中
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片1---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片2---%@", [NSThread currentThread]);
});
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"-----下载图片3---%@", [NSThread currentThread]);
});

NSLog(@"syncMainQueue----end--");
}

总结:不能用会卡死

（7）补充
补充：队列名称的作用：
将来调试的时候，可以看得出任务是在哪个队列中执行的。



（8）小结
说明：同步函数不具备开启线程的能力，无论是什么队列都不会开启线程；异步函数具备开启线程的能力，开启几条线程由队列决定（串行队列只会开启一条新的线程，并发队列会开启多条线程）。
同步函数
（1）并发队列：不会开线程
（2）串行队列：不会开线程
异步函数
（1）并发队列：能开启N条线程
（2）串行队列：开启1条线程
补充：
凡是函数中，各种函数名中带有create\copy\new\retain等字眼，都需要在不需要使用这个数据的时候进行release。
GCD的数据类型在ARC的环境下不需要再做release。
CF（core Foundation）的数据类型在ARC环境下还是需要做release。 
异步函数具备开线程的能力，但不一定会开线程

(9).小问题  

任务1和任务2是在主线程执行还是子线程执行，还是单独再开启一个新的线程？

9 #import "YYViewController.h"
10
11 @interface YYViewController ()
12
13 @end
14
15 @implementation YYViewController
16
17 - (void)viewDidLoad
18 {
19     [super viewDidLoad];
20     //开启一个后台线程，调用执行test方法
21     [self performSelectorInBackground:@selector(test) withObject:nil];
22 }
23
24 -(void)test
25 {
26     NSLog(@"当前线程---%@",[NSThread currentThread]);
27     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
28
29     //异步函数
30     dispatch_async(queue, ^{
31         NSLog(@"任务1所在的线程----%@",[NSThread currentThread]);
32     });
33
34     //同步函数
35     dispatch_sync(queue, ^{
36         NSLog(@"任务2所在的线程----%@",[NSThread currentThread]);
37     });
38 }

打印结果：



总结:他们是在子线程中执行的,任务1会开启一个新线程,任务2还在当前线程执行

四.GCD通信

- (void)pressBtn:(UIButton *)button
{
//第一个参数是设置队列中线程的级别  默认是平级 第二个参数默认为零
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
//线程内部是同步的,线程之间是异步的
NSURL *url = [NSURL URLWithString:PATH];
//将结构下得数据直接转化成NSData是同步请求,外面是异步请求,里面是同步请求,但是总体还是异步请求
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
//使用工作线程来修改主线程的内容
dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
UIImageView *imageView = (UIImageView *)[self.view viewWithTag:100];
imageView.image = image;
});
});
//SDWebImage第三方库的实现就是多线程实现的
}

五.dispatch_synch同步应用场景

阻塞并行队列的执行，要求某一操作执行后再进行后续操作，如用户登录

确保块代码之外的局部变量确实被修改

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

__block BOOL logon = NO;

dispatch_sync(q, ^{

NSLog(@"模拟耗时操作 %@", [NSThread currentThread]);
[NSThread sleepForTimeInterval:2.0f];
NSLog(@"模拟耗时完成 %@", [NSThread currentThread]);

logon = YES;

});

dispatch_async(q, ^{

NSLog(@"登录完成的处理 %@", [NSThread currentThread]);

});

六.任务嵌套

1.串行队列开启异步任务后嵌套同步任务造成死锁

- (void)serial_queue_deadlock2

{

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

dispatch_async(q, ^{

NSLog(@"异步任务 %@", [NSThread currentThread]);

// 下面开启同步造成死锁：因为串行队列中线程是有执行顺序的，需要等上面开启的异步任务执行完毕，才会执行下面开启的同步任务。而上面的异步任务还没执行完，要到下面的大括号才算执行完毕，而下面的同步任务已经在抢占资源了，就会发生死锁。

dispatch_sync(q, ^{

NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

});

});

}

2.串行队列开启同步任务后嵌套同步任务造成死锁

- (void)serial_queue_deadlock1

{

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

dispatch_sync(q, ^{

NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

// 下面开启同步造成死锁：因为串行队列中线程是有执行顺序的，需要等上面开启的同步任务执行完毕，才会执行下面开启的同步任务。而上面的同步任务还没执行完，要到下面的大括号才算执行完毕，而下面的同步任务已经在抢占资源了，就会发生死锁。

dispatch_sync(q, ^{

NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

});

});

NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

}

3.串行队列开启同步任务后嵌套异步任务不造成死锁

- (void)serial_queue1

{

dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("cn.itcast.gcddemo", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

dispatch_sync(q, ^{

NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

// 开启异步，就会开启一个新的线程,不会阻塞线程

dispatch_async(q, ^{

NSLog(@"异步任务 %@", [NSThread currentThread]);

});

});

NSLog(@"同步任务 %@", [NSThread currentThread]);

}