多线程(GCD)

简介

• 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

• 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

任务和队列

• GCD中有2个核心概念

  • 任务：执行什么操作
  • 队列：用来存放任务

• GCD的使用就2个步骤

  • 定制任务
  • 确定想做的事情

• 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
  • 任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

执行任务

• GCD中有2个用来执行任务的函数

• 用同步的方式执行任务

  dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
  queue：队列
  block：任务
  

• 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

队列的类型

• GCD的队列可以分为2大类型

• 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

• 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）
    容易混淆的术语

• 有4个术语比较容易混淆：同步、异步、并发、串行

  • 同步和异步主要影响：能不能开启新的线程
  • 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

• 并发和串行主要影响：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

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, // 队列的优先级
unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); // 获得全局并发队列

• 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

串行队列

• GCD中获得串行有2种途径
• 使用dispatch_queue_create函数创建串行队列

dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称 
dispatch_queue_attr_t attr); // 队列属性，一般用NULL即可
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("cn.itcast.queue", NULL); // 创建
dispatch_release(queue); // 非ARC需要释放手动创建的队列

• 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

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

各种队列的执行效果

注意

• 使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列

// 第一种情况 
- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {                 
// 1.创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);   
 // 2. 将任务添加入队列
    dispatch_sync(queue, ^{           // 同步函数一
            NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);   // 任务一
    dispatch_sync(queue, ^{          // 同步函数二 
            NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);  // 任务二
        });   
    });   
}  
结果：进程永远在等待
原因：
队列创建的是串行队列，任务一、任务二相继添加到串行队列queue中，主线程先执行任务一，此时主线程被占用，当执行到同步函数二的时候，由于是同步函数必须立马执行，但是此时主线程被占用所以，任务二执行不了，任务二执行不了，任务一就没法继续。
站在队列角度看，任务一先执行然后任务二就行执行，也就是任务二想要完成，任务一必须先完成
站在同步函数的角度看问题，同步函数一想要完成，同步函数二必须先执行，也就是任务一想要完成，任务二必须先完成



// 第二种情况

- (void)touchesBegan:(NSSet *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    [self syncMain];
    
  }

 - (void)syncMain 
{
    NSLog(@"syncMain ----- begin");
    
    // 1.获得主队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    
    // 2.将任务加入队列
    dispatch_sync(queue, ^{                             // 同步函数一  
        NSLog(@"1-----%@", [NSThread currentThread]);   //  任务一
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"2-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"3-----%@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@"syncMain ----- end");
}
    结果：程序还是无法继续执行
    原因：
    函数 - (void)syncMain首先被添加到主队列中，因此主线程先执行- (void)syncMain此时主线程被占用
    函数 - (void)syncMain想要完成必须得让主线程先执行玩任务一，但是主线程被占用无法执行任务一故，函数 - (void)syncMain
  也就无法执行
  同样站在队列角度看，函数 - (void)syncMain和任务一相继被添加到队列中，要想完成 任务一必须先完成 函数 - (void)syncMain 
 从函数的角度看，要想先完成 函数 - (void)syncMain，必须先完成同步函数一，也就是先完成任务一
  即要想完成函数 - (void)syncMain，必须先完成任务一
  因此程序进行不下去
 

线程间通信示例

• 从子线程回到主线程

dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

延时执行

• iOS常见的延时执行有2种方式

  调用NSObject的方法
  [self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
  // 2秒后再调用self的run方法

  使用GCD函数
  dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 *     NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
  // 2秒后异步执行这里的代码...

  });

一次性代码

 使用dispatch_once函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
    // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
});

队列组

• 有这么1种需求

1. 首先：分别异步执行2个耗时的操作
2. 其次：等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

如果想要快速高效地实现上述需求，可以考虑用队列组
dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程...
});

单例模式

• 单例模式的作用
  • 可以保证在程序运行过程，一个类只有一个实例，而且该实例易于供外界访问
    从而方便地控制了实例个数，并节约系统资源

*单例模式的使用场合
- 在整个应用程序中，共享一份资源（这份资源只需要创建初始化1次）

单例模式在ARC\MRC环境下的写法有所不同，需要编写2套不同的代码
可以用宏判断是否为ARC环境
#if __has_feature(objc_arc)
// ARC
#else
// MRC
#endif

单例模式 - ARC

• ARC中，单例模式的实现

在.m中保留一个全局的static的实例
static id _instance;

// 重写allocWithZone:方法，在这里创建唯一的实例（注意线程安全）
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    @synchronized(self) {
        if (!_instance) {
            _instance = [super allocWithZone:zone];
        }
    }
    return _instance;
}

// 提供1个类方法让外界访问唯一的实例
+ (instancetype)sharedSoundTool
{
    @synchronized(self) {
        if (!_instance) {
            _instance = [[self alloc] init];
        }
    }
    return _instance;
}
实现copyWithZone:方法
- (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

单例模式 – 非ARC

• 非ARC中（MRC），单例模式的实现（比ARC多了几个步骤）

// 实现内存管理方法
- (id)retain { return self; }
- (NSUInteger)retainCount { return 1; }
- (oneway void)release {}
- (id)autorelease { return self; }