iOS 多线程之 GCD 的基本使用

什么是GCD

全称Grand Central Dispatch 中暑调度器 纯C语言 提供了很多强大的函数

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的代码

GCD的核心概念任务和队列

任务： 需要执行的操作

队列：用来存放任务 调度任务 安排任务在哪个线程中执行

GCD的使用步骤

1 定制任务 确定想要做的事情

2 将任务添加到队列中 GCD会自动的将队列中的任务取出 放到对应的线程中执行 任务的取出遵循队列的FIFO原则 先进先出 后今后出

GCD中执行任务的常用方式

用同步的方式来执行任务

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block);

用异步的方式执行任务

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

同步和异步的区别

同步：只能在当前线程中执行任务 不具备开启线程的能力

异步:  可以在新的线程中执行任务 具备开启线程的能力

GCD中队列的类型

队列的作用 存放任务 并安排任务在相应的线程中执行

并发队列 可以让多个任务同时执行任务 (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

串行队列 让任务一个接着一个执行(一个任务执行完毕后 在执行下一个任务)

所以

同步和异步主要影响 能不能开启新线程

同步 只是在当前线程中执行任务 不具备开启新线程的能力

异步 可以在新的线程中执行任务 具备开启新线程的能力

并行和串行 影响的是 任务的执行方式

并发 允许多个任务同时执行

串行  一个任务执行完毕后 再执行下一个任务

GCD 的基本使用

异步函数 + 并发队列  如果队列中有多个任务会开启多条的线程 任务的执行没有顺序(并发执行或者叫异步执行)

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    [self asyncConcurrent];
}
//异步函数 + 并发队列 会开启多条线程 队列中的任务异步执行 没有顺序
- (void)asyncConcurrent {
    //1 创建队列
    /*
     *第一个参数 C语言的字符串 标签
     *第二个参数 是队列的类型DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 并发队列 DISPATCH_QUEUE_SERIAL串行队列
     */
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.tian.download", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    //第二步 封装任务->添加任务到队列中 在Block中封装任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download1 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download2 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download3 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
}

2018-03-06 22:14:48.892107+0800 GCDDemo[941:42730] download3 --- <NSThread: 0x60400026fe40>{number = 5, name = (null)}
2018-03-06 22:14:48.892107+0800 GCDDemo[941:42518] download1 --- <NSThread: 0x60800026bbc0>{number = 3, name = (null)}
2018-03-06 22:14:48.892107+0800 GCDDemo[941:42728] download2 --- <NSThread: 0x60800026ba40>{number = 4, name = (null)}

异步函数 + 串行队列 即使是多个任务 也只会开启一条线程(因为串行队列 任务一个接一个执行 不需要开启多个此线程) 任务的执行是顺序的(串行执行)

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
//    [self asyncConcurrent];
    [self asyncSerial];
}
//异步函数 + 串行队列  即使是多个任务 也只会开启一条线程 任务的执行是顺序的(串行执行)
- (void)asyncSerial {
    //1 创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("tian", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    //第二步 封装任务->添加任务到队列中 在Block中封装任务
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download1 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download2 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download3 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    
}

2018-03-06 22:26:58.083762+0800 GCDDemo[979:50891] download1 --- <NSThread: 0x60800006c340>{number = 3, name = (null)}
2018-03-06 22:26:58.084028+0800 GCDDemo[979:50891] download2 --- <NSThread: 0x60800006c340>{number = 3, name = (null)}
2018-03-06 22:26:58.084211+0800 GCDDemo[979:50891] download3 --- <NSThread: 0x60800006c340>{number = 3, name = (null)}

同步函数 + 并发队列  即使是多个任务也不会开启线程 所以任务是在一个线程中一个接一个的完成的 （串行执行） 按顺序完成

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
//    [self asyncConcurrent];
//    [self asyncSerial];
    [self syncConcurrent];
}

//同步函数 + 并发队列 不会开线程 只会在当前线程中执行 任务是串行执行的(按顺序执行的)
- (void)syncConcurrent {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.tian.download", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download1 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download2 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download3 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
}
2018-03-06 22:44:17.280207+0800 GCDDemo[1010:58942] download1 --- <NSThread: 0x60c00006f4c0>{number = 1, name = main}
2018-03-06 22:44:17.280432+0800 GCDDemo[1010:58942] download2 --- <NSThread: 0x60c00006f4c0>{number = 1, name = main}
2018-03-06 22:44:17.280593+0800 GCDDemo[1010:58942] download3 --- <NSThread: 0x60c00006f4c0>{number = 1, name = main}

同步函数 + 串行队列  不会开启线程 任务是串行执行

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
//    [self asyncConcurrent];
//    [self asyncSerial];
//    [self syncConcurrent];
    [self syncSerial];
}
//同步函数 + 串行队列
- (void)syncSerial {
    //1 创建队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("tian", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download1 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download2 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"download3 --- %@",[NSThread currentThread]);
    });
}
2018-03-06 22:54:41.556594+0800 GCDDemo[1041:63951] download1 --- <NSThread: 0x60c0002601c0>{number = 1, name = main}
2018-03-06 22:54:41.556861+0800 GCDDemo[1041:63951] download2 --- <NSThread: 0x60c0002601c0>{number = 1, name = main}
2018-03-06 22:54:41.557016+0800 GCDDemo[1041:63951] download3 --- <NSThread: 0x60c0002601c0>{number = 1, name = main}

默认的并发队列

//全局并发队列
    //第一个参数 优先级 第二个参数 预留参数 传0
    /*#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2
     *#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0
     *#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2)
     *#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND 优先级最低 
     */

    dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    //和创建的并发队列 大部分情况下是一样的 但是也有一些区别
    //一个是直接创建的 系统本身不存在的 一个是拿系统封装好的 系统中本身是存在的

并不是说有多少个任务就开启多少个线程 开启多少个线程是系统控制的。

GCD主队列的使用

获取主队列

dispatch_get_main_queue()

异步函数 + 主队列

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
//    [self asyncConcurrent];
//    [self asyncSerial];
//    [self syncConcurrent];
//    [self syncSerial];
    [self asyncMain];
}
//异步函数 + 主队列
//凡是放在主队列里面的任务都要在主线程里面执行
//所以没有必须要开线程
//不会开线程 任务串行执行
- (void)asyncMain {
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"异步函数--1-- 主队列  %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"异步函数--2-- 主队列  %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"异步函数--3-- 主队列  %@",[NSThread currentThread]);
    });
}

同步函数 + 主队列 错误代码

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
//    [self asyncConcurrent];
//    [self asyncSerial];
//    [self syncConcurrent];
//    [self syncSerial];
    [self asyncMain];
}
//同步函数 + 主队列 产生死锁
/*
 *主队列调度主线程执行任务 在将封装的任务添加到主队列等待调度的时候 主队列正在执行任务(串行执行 一个任务结束才能执行另一个任务) 所以封装的任务永远等不到机会调度完成
 *如果主队列发现当前主线程有任务在执行 那么主队列会暂停调度队列中的任务 直到主线处于空闲为止
 */
- (void)syncMain {
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"异步函数--1-- 主队列  %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"异步函数--2-- 主队列  %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"异步函数--3-- 主队列  %@",[NSThread currentThread]);
    });
}

但是如果在子线程中执行上述错误代码 是不会产生死锁的 因为 syncMain这个任务是在子线程中 并没有占有主线程。

 GCD线程间的通信

- (void)downLoadImageFormService {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSURL *urlStr = [NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:@"*********"]];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:urlStr];
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
        });
    });
}

GCD常用函数

延迟函数 和 一次性函数

//1 延迟函数
- (void)delay {
    NSLog(@"start");
    //延迟执行的第一种方式
    [self performSelector:@selector(task) withObject:nil afterDelay:2.0];
    //第二种方式
    [NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(task) userInfo:nil repeats:NO];
    //第三种方式
    /*
     *第一个参数 DISPATCH_TIME_NOW 从现在开始
     *第二个参数 要延迟的时间 2.0 * NSEC_PER_SEC = 2 * 10 的九次方 GCD的时间单位是纳秒 转换成秒
     *第三个参数 队列 主线程队列 在主线程执行 并发队列 在子线程里面执行
     */
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        [self task];
    });
}
- (void)task {
    NSLog(@"延迟任务");
}
//2 一次性代码 整个应用程序只会执行一次的代码 常用在单例模式里面
- (void)once {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        NSLog(@"整个程序我只会执行一次哦");
    });
}

栅栏函数 保证队列里任务的执行顺序 不能使用全局并发队列 否则无效

//栅栏函数 适用于需要控制队列里面任务的执行顺序
- (void)barrier {
    //栅栏函数 不能使用全局并发队列 否则无效
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cdownload", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务1 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        NSLog(@"栅栏 保证顺序执行");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务2 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        NSLog(@"栅栏 保证任务3最后执行");
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"任务3 %@",[NSThread currentThread]);
    });
}

快速迭代函数

//快速迭代函数 就是遍历函数 比较快是因为会开子线程 for循环是在主线程中完成的 这就造成了遍历是无序的
- (void)apply {
    /*
     *第一个参数 要遍历的次数
     *第二个参数 队列 (只能传并发队列 主队列会死锁 串行队列 没效果)
     *size_t index 索引值
     */
    dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
        NSLog(@"%zu,%@",index,[NSThread currentThread]);
    });
}

GCD的队列组的使用 group

//队列组 可以监听队列组中任务的完成情况
- (void)group {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    //创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    //使用异步函数封装任务
    //封装任务-》添加到队列-》会监听任务的执行情况通知group
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"任务1 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"任务2 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_group_async(group, queue, ^{
        NSLog(@"任务3 %@",[NSThread currentThread]);
    });
    //当队列组中所有的任务都执行完毕的时候 会进入到下面的方法
    //但是这个方法也是异步的 不是阻塞的
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        NSLog(@"组中的任务都执行完了");
    });
}

- (void)group1 {//以前的写法
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    //创建队列组
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    //在该方法后面的异步任务 会被纳入到队列组的监听范围内
    //enter 和 leave 必须要配对使用
    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download1 --- %@",[NSThread currentThread]);
        //当任务执行完毕 退出队列组
        dispatch_group_leave(group);
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"download2 --- %@",[NSThread currentThread]);
        dispatch_group_leave(group);
    });
    
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        NSLog(@"任务已经全部完成");
    });
//    //等到队列组中所有的任务都执行完毕之后才能执行 本身是阻塞的 这行代码不执行 下面的代码也不会执行 与dispatch_group_notify效果等同
//    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
//    NSLog(@"任务已经被执行完毕");
}

- (void)demo {
    //下载图片 下载图片 合并图片
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_group_async(group,queue, ^{
        NSURL *urlStr = [NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:@"*********"]];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:urlStr];
        self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
    });
    dispatch_group_async(group,queue, ^{
        NSURL *urlStr = [NSURL URLWithString:[NSString stringWithFormat:@"*********"]];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:urlStr];
        self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
    });
    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        //合并图片
        //创建图形上下文
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));
        //画图1
        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 200, 100)];
        //画图2
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(0, 100, 200, 100)];
        //根据上下文得到一张图片
        UIImage *image = UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        //关闭上下文
        UIGraphicsEndImageContext();
        //更新UI
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
        });
    });
    
}