GCD死锁详解

在iOS开发中,当遇到网络请求和耗时操作通常需要另外开一个子线程,然后需要刷新UI的时候回到主线程刷新;这里就要用到多线程的技术,iOS多线程通常有四种方式:PThread,NSThread,NSOperation,GCD;在这里主要介绍一下GCD的情况下死锁的几种情况,以及简单的分析:
注:很多资料来自前辈的文章。
1、进程和线程的概念:
正在进行中的程序被称为进程,负责程序运行的内存分配,每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间。
线程是进程中一个独立的执行路径,即主线程,主线程有1M的栈区,对于耗时的执行路径,可以放在子线程(512K栈区)中执行。
新建线程会消耗内存空间和CPU事件,线程太多会降低系统的运行性能,多线程是通过CPU时分复用实现的。
多线程是为了并发执行多项任务,不会提高单个算法本身的执行效率。
2、同步和异步
同步就是顺序执行,执行完一个再执行下一个,需要等待、协调运行。异步就是彼此独立,在等待某事件的过程中继续做自己的事,不需要等待这一事件完成后再工作。线程就是实现异步的一个方式。异步是让调用方法的主线程不需要同步等待另一线程的完成,从而可以让主线程干其它的事情。
异步和多线程并不是一个同等关系,异步是最终目的,多线程只是我们实现异步的一种手段。异步是当一个调用请求发送给被调用者,而调用者不用等待其结果的返回而可以做其它的事情。实现异步可以采用多线程技术或则交给另外的进程来处理。
3、串行和并行
你可以创建任意个数的串行队列,每个队列依次执行添加的任务,一个队列同一时刻只能执行一个任务(串行),但是各个队列之间不影响,可以并发执行。每个队列中的任务运行在一个由各自串行队列维护的独立线程上,一个队列中只有一个线程。
并行队列是不允许自己创建的,系统中存在三个不同优先级的并行队列。并行队列依旧按照任务添加的顺序启动任务,但是,后一个任务无须等待前一个任务执行完毕,而是启动第一个任务后,立即启动下一个任务。至于同一时刻允许同时运行多少个任务有系统决定。任务各自运行在并行队列为他们提供的独立线程上,并行队列中同时运行多少个任务,就必须维护多少个线程。

上面讲解了关于GCD的一些基本的概念,接着我们举几个GCD死锁的案例:
案例一:当同步遇到了串行

    NSLog(@"1");//任务1
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"2");//任务2
    });
    NSLog(@"3");//任务3

控制台输出结果:

2017-02-23 10:21:00.858 GCDTest[1462:51203] 1

分析:
dispatch_sync是一个同步线程;
dispatch_get_main_queue()表示运行在主线程中的主队列;
任务二是同步线程的任务。
任务三需要等待任务二结束之后再执行。
分析:首先会执行任务1毫无疑问,然后程序遇到了同步线程,任务三要等待同步线程执行完再执行,而主线程是一个特殊的串行对了。遵循FIFO原则来执行任务,然后任务二被加在任务三的后面要等待任务三完成才执行,这样就进入了互相等待的局面。

案例二:当同步遇到了并行

    NSLog(@"1");//任务1
    dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
        NSLog(@"2");//任务2
    });
    NSLog(@"3");//任务3

控制台输出结果:

2017-02-23 10:31:51.647 GCDTest[1488:56267] 1
2017-02-23 10:31:51.648 GCDTest[1488:56267] 2
2017-02-23 10:31:51.648 GCDTest[1488:56267] 3

分析:
毫无疑问首先执行任务一,然后遇到了同步线程,任务三要等待同步线程执行完再执行,然后任务二被加在了子线程,在子线程执行完任务二然后回到主线程继续执行任务三。

案例三:同步异步都有

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.GCD.serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    NSLog(@"1");//任务1
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"2");//任务2
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"3");//任务3
        });
        NSLog(@"4");//任务4
    });
    NSLog(@"5");//任务5

控制台输出结果:

2017-02-23 10:47:23.876 GCDTest[1510:63863] 1
2017-02-23 10:47:23.877 GCDTest[1510:63863] 5
2017-02-23 10:47:23.877 GCDTest[1510:63901] 2
//2和5的输出顺序不一定,3,4没有输出

分析:
首先,执行任务一,毫无疑问,然后遇到异步线程操作,任务5不必等一步线程操作完再执行,所以任务2和任务5执行先后不一定,二异步操作dispatch_async(queue, ^{})中是串行队列操作DISPATCH_QUEUE_SERIAL,任务二和任务四与任务三依次执行,而任务三在同步队列中,任务四又要等任务三执行完再执行,这样就造成了任务三和任务四互相等待的结局,死锁。

案例四:异步遇到同步回主线程

    NSLog(@"1");//任务1
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"2");//任务2
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"3");//任务3
        });
        NSLog(@"4");//任务4
    });
    NSLog(@"5");//任务5

控制台输出结果:

2017-02-23 11:08:01.142 GCDTest[1562:72662] 1
2017-02-23 11:08:01.143 GCDTest[1562:72662] 5
2017-02-23 11:08:01.143 GCDTest[1562:72712] 2
2017-02-23 11:08:01.149 GCDTest[1562:72662] 3
2017-02-23 11:08:01.149 GCDTest[1562:72712] 4

分析:
显然,首先执行任务1,然后遇到异步全局队列,所以异步队列和任务5同时执行,不分先后,然后异步队列中先执行任务2,遇到同步主队列,任务4要等任务3完成之后执行,而任务3和任务4四不在一个队列里,所以任务3不必等待任务4的完成。所以,整个案例的执行结果是:15234或者12534。

案例5:主线程上出现无限循环:

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"1");//任务1
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"2");//任务2
        });
        NSLog(@"3");//任务3
    });
    NSLog(@"4");//任务4
    while (1) {
        
    }
    NSLog(@"5");//任务5

控制台输出结果:

2017-02-23 11:23:36.925 GCDTest[1584:78484] 1
2017-02-23 11:23:36.925 GCDTest[1584:78447] 4
//或者1 4

分析:
首先是异步线程,任务4不用等待任务1的执行,同时执行,所以任务1和任务4肯定能执行到,顺序不一定,然后任务4之后遇到死循环不再往下执行任务5,而异步队列中任务2又被加入了串行主队列任务5的后面,所以任务2也不会执行,而任务1在之前之后遇到同步操作,任务3要等待任务2结束后再执行,所以任务3也不会执行,因此最后结果是1 4或者4 1。

总结:暂时能找到的死锁的情况主要就这几种,如果文章中有不准确的地方还望指正,或者有可以补充的地方也希望提出来,本人小白一枚,互相学习。

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