GCD （Grand Central Dispatch），纯C语言，提供了很多好用的异步处理函数。
GCD优点：
- 苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
- 会自动的利用更多的CPU内核（双核，四核）来执行任务
- 会自动管理线程的生命周期（创建线程，调度任务，销毁线程）
- 使用简单便捷，只需利用GCD的函数来执行自定义的任务，不需要写线程管理代码
GCD的核心——将任务添加到队列，并且指定执行任务的函数
一、简单地异步任务 dispatch_block_t
dispatch_block_t block = ^{
// 任务 打印字符串
NSLog(@"GCD 的一个简单block，无参 无返回值的");
};
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.film.test", NULL);
dispatch_async(queue, block);
此代码最能体现GCD代码使用核心：
-
dispatch_block_t使用block封装任务 -
dispatch_queue_t创建队列 -
dispatch_async将任务添加到队列
通常简写如下：
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.film.test", NULL);
dispatch_async(queue, ^{
// 任务 打印字符串
NSLog(@"GCD 的一个简单block，无参 无返回值的");
});
二、同步&异步—— dispatch_sync & dispatch_async
1：dispatch_sync同步执行
- 必须等待当前语句执行完毕，才会执行下一条语句
- 不会开启线程
- 在当前线程执行block的任务
2：dispatch_async异步执行
- 不用等待当前语句执行完毕，就可以执行下一条语句
- 会开启线程执行block任务
- 异步是多线程的代名词
三：串行队列&并发队列—— dispatch_queue_t
多线程中队列分为
串行队列(Serial Dispatch Queue)和并发队列(Concurrent Dispatch Queue)：
串行队列：线程执行只能依次逐一先后有序的执行，等待上一个执行完再执行下一个。使用dispatch_queue_create("xxx", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)创建串行队列，或者使用dispatch_queue_create("xxx", NULL)并发队列：线程可以同时一起执行，不需要等待上一个执行完就能执行下一个任务。使用dispatch_queue_create("xxx", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);创建并发队列主队列：绑定主线程，所有任务都在主线程中执行、经过特殊处理的串行的队列, 使用dispatch_get_main_queue()获取主队列全局队列：系统提供的并发队列, 最简单的是使用dispatch_get_global_queue(0, 0)获取系统提供的并发队列， 第一个参数是优先级枚举值，默认优先级为DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT=0, 优先级从高到低依次为DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH、DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT、DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW、DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND
四、串行/并发和同步/异步的排列组合
1：串行+同步
任务一个接一个，不开辟线程
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"串行&同步线程%d-%@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// 串行&同步线程0-{number = 1, name = main}
// 串行&同步线程1-{number = 1, name = main}
// ...按顺序输出
--------------------输出结果：-------------------
2：串行+异步
任务一个接一个，会开辟新线程
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"串行&异步线程%d- %@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// 串行&异步线程 0-{number = 6, name = (null)}
// 串行&异步线程 1-{number = 6, name = (null)}
// ... 按顺序输出
--------------------输出结果：-------------------
3：并发+同步
任务一个接一个，不开辟线程
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"并发&同步线程%d-%@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// 串行&同步线程0-{number = 1, name = main}
// 串行&同步线程1-{number = 1, name = main}
// ...按顺序输出
--------------------输出结果：-------------------
4：并发+异步
任务乱序，开辟新线程
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"并发&异步线程%d-%@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// 并发&异步线程1-{number = 5, name = (null)}
// 并发&异步线程0-{number = 4, name = (null)}
// ...乱序输出
--------------------输出结果：-------------------
5：主队列+同步
互相等待，造成死锁
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"主队列&同步线程%d-%@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// crash...
--------------------输出结果：-------------------
6：主队列+异步
任务一个接一个执行，不开辟线程
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"主队列&异步线程%d-%@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// 主队列&异步线程0-{number = 1, name = main}
// 主队列&异步线程1-{number = 1, name = main}
// ...按顺序输出
--------------------输出结果：-------------------
7：全局队列+同步
任务一个接一个执行，不开辟线程
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_sync(queue, ^{
NSLog(@"全局队列&同步线程%d-%@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// 全局队列&同步线程0-{number = 1, name = main}
// 全局队列&同步线程1-{number = 1, name = main}
// ...按顺序输出
--------------------输出结果：-------------------
8：全局队列+异步
任务乱序执行，开辟线程（同 并发+异步）
- (void)test {
NSLog(@"主线程-%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"全局队列&异步线程%d-%@", i, [NSThread currentThread]);
});
}
}
--------------------输出结果：-------------------
// 主线程-{number = 1, name = main}
// 全局队列&异步线程2-{number = 3, name = (null)}
// 全局队列&异步线程3-{number = 7, name = (null)}
// ...乱序输出
--------------------输出结果：-------------------
总结
| 执行/队列 | 串行队列 | 并发队列 | 主队列 | 全局队列 |
|---|---|---|---|---|
| 同步执行 | 按序执行，不开辟线程 | 安序，不开 | 死锁，crash | 安序，不开 |
| 异步执行 | 安序，开辟 | 乱序，开辟 | 安序，不开 | 乱序，不开 |
五、延迟执行 dispatch_after
dispatch_after表示某队列中的block任务延迟执行
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"2秒后输出");
});
六、dispatch_once
dispatch_once保证App运行期间，block中的代码只执行一次
应用场景：单例、method-swizzling
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
//创建单例、method swizzled或其他任务
});
七、dispatch_apply
dispatch_apply将指定的Block追加到指定的队列中重复执行，并等到全部的处理执行结束——相当于线程安全的for循环
应用场景：用来拉取网络数据后提前算出各个控件的大小，防止绘制时计算，提高表单滑动流畅性
1：添加到串行队列中——按序执行
2：添加到主队列中——死锁
3：添加到并发队列中——乱序执行
4：添加到全局队列中——乱序执行
- (void)test {
/**
param1：重复次数
param2：追加的队列
param3：执行任务
*/
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
NSLog(@"dispatch_apply前");
dispatch_apply(10, queue, ^(size_t index) {
NSLog(@"dispatch_apply的线程%zu-%@", index, [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"dispatch_apply后");
}
--------------------输出结果：-------------------
// dispatch_apply前
// dispatch_apply的线程0-{number = 1, name = main}
// ... 是否按序输出与 串行队列还是并发队列有关
// dispatch_apply后
--------------------输出结果：-------------------
八、dispatch_group_t
dispatch_group_t：调度组将任务分组执行，能监听任务组完成，并设置等待时间
应用场景：多个接口请求之后刷新页面
1.dispatch_group_async
dispatch_group_notify在dispatch_group_async执行结束之后会受到通知
- (void)test {
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"请求一完成");
});
dispatch_group_async(group, queue, ^{
NSLog(@"请求二完成");
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"刷新页面");
});
}
--------------------输出结果：-------------------
// 请求二完成
// 请求一完成
// 刷新页面
--------------------输出结果：-------------------
2：dispatch_group_enter & dispatch_group_leave
dispatch_group_enter和dispatch_group_leave成对出现，使进出组的逻辑更加清晰
- (void)test {
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"请求一完成");
dispatch_group_leave(group);
});
dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"请求二完成");
dispatch_group_leave(group);
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"刷新页面");
});
}
--------------------输出结果：-------------------
// 请求二完成
// 请求一完成
// 刷新页面
--------------------输出结果：-------------------
调度组要注意搭配使用，必须新进组再出组，缺一不可。
3：dispatch_group_wait使用
long dispatch_group_wait(dispatch_group_t group, dispatch_time_t timeout)
group：需要等待的调度组，
timeout：等待的超时时间（即等多久）,设置为DISPATCH_TIME_NOW意味着不等待直接判定调度组是否执行完毕
，设置为DISPATCH_TIME_FOREVER则会阻塞当前调度组，直到调度组执行完毕
返回值：为long类型，返回值为0——在指定时间内调度组完成了任务，返回值不为0——在指定时间内调度组没有按时完成任务
- (void)test {
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"请求一完成");
dispatch_group_leave(group);
});
dispatch_group_enter(group);
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"请求二完成");
dispatch_group_leave(group);
});
long timeout = dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_NOW);
// long timeout = dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
// long timeout = dispatch_group_wait(group, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC));
NSLog(@"timeout=%ld", timeout);
if (timeout == 0) {
NSLog(@"按时完成任务");
} else {
NSLog(@"超时");
}
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"刷新页面");
});
}
--------------------输出结果：-------------------
// timeout=49
// 请求一完成
// 请求二完成
// 超时
// 刷新页面
--------------------输出结果：-------------------
九、dispatch_barrier_sync & dispatch_barrier_async
应用场景：同步锁
前文已经提过并发执行异步队列会开辟线程，而任务也会因为任务复杂度和cpu的调度导致各个乱序执行完毕，比如上图中的任务3明明是先于任务4执行，但是晚于任务4执行完毕
此时GCD就提供了两个API——
dispatch_barrier_sync和dispatch_barrier_async，使用这两个API就能将多个任务进行分组——等栅栏前追加到队列中的任务执行完毕后，再将栅栏后的任务追加到队列中。简而言之，就是先执行栅栏前任务，再执行栅栏任务，最后执行栅栏后任务
1：串行队列使用栅栏函数
- (void)test {
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
NSLog(@"开始——%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_async(queue, ^{
sleep(2);
NSLog(@"延迟2s的任务1——%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"第一次结束——%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_barrier_async(queue, ^{
NSLog(@"----------栅栏任务----------%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"栅栏结束——%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_async(queue, ^{
sleep(1);
NSLog(@"延迟1s的任务2——%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"第二次结束——%@", [NSThread currentThread]);
}
开始——{number = 1, name = main}
第一次结束——{number = 1, name = main}
栅栏结束——{number = 1, name = main}
第二次结束——{number = 1, name = main}
延迟2s的任务1——{number = 5, name = (null)}
----------栅栏任务----------{number = 1, name = main}
延迟1s的任务2——{number = 5, name = (null)}
注释掉栅栏函数的话,得到：
开始——{number = 1, name = main}
第一次结束——{number = 1, name = main}
第二次结束——{number = 1, name = main}
延迟2s的任务1——{number = 3, name = (null)}
延迟1s的任务2——{number = 3, name = (null)}
栅栏函数的作用是将队列中的任务进行分组，所以我们只要关注任务1、任务2
结论：由于
串行队列异步执行任务是一个接一个的执行的，所以使用栅栏函数无意义
**2：并发队列使用栅栏函数
- (void)test {
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
NSLog(@"开始——%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_async(queue, ^{
sleep(2);
NSLog(@"延迟2s的任务1——%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"第一次结束——%@", [NSThread currentThread]);
// dispatch_barrier_async(queue, ^{
// NSLog(@"----------栅栏任务----------%@", [NSThread currentThread]);
// });
// NSLog(@"栅栏结束——%@", [NSThread currentThread]);
dispatch_async(queue, ^{
sleep(1);
NSLog(@"延迟1s的任务2——%@", [NSThread currentThread]);
});
NSLog(@"第二次结束——%@", [NSThread currentThread]);
}
开始——{number = 1, name = main}
第一次结束——{number = 1, name = main}
第二次结束——{number = 1, name = main}
延迟1s的任务2——{number = 5, name = (null)}
延迟2s的任务1——{number = 7, name = (null)}
打开注释，使用栅栏函数：
开始——{number = 1, name = main}
第一次结束——{number = 1, name = main}
栅栏结束——{number = 1, name = main}
第二次结束——{number = 1, name = main}
延迟2s的任务1——{number = 4, name = (null)}
----------栅栏任务----------{number = 4, name = (null)}
延迟1s的任务2——{number = 4, name = (null)}
** 并发队列异步执行任务是乱序的，所以使用栅栏函数可以很好地控制队列内任务的执行顺序**
假如将前面测试案例2中的 dispatch_barrier_async 改成 dispatch_barrier_sync,结果发生了阻塞。
结论：dispatch_barrier_async可以控制队列中任务的执行顺序，而dispatch_barrier_sync不仅阻塞了队列的执行，也阻塞了线程的执行（尽量少用）
4.栅栏函数注意点
1：尽量使用自定义的并发队列
使用全局队列起不到栅栏函数的作用
使用全局队列时由于对全局队列造成堵塞，可能致使系统其他调用全局队列的地方也堵塞从而导致崩溃（并不是只有你在使用这个队列）
2：栅栏函数只能控制同一并发队列
打个比方，平时在使用AFNetworking做网络请求时为什么不能用栅栏函数起到同步锁堵塞的效果，因为AFNetworking内部有自己的队列
十、dispatch_semaphore_t
应用场景：同步当锁, 控制GCD最大并发数
-
dispatch_semaphore_create()：创建信号量 -
dispatch_semaphore_wait()：等待信号量，信号量减1。当信号量< 0时会阻塞当前线程，根据传入的等待时间决定接下来的操作——如果永久等待将等到信号（signal）才执行下去 -
dispatch_semaphore_signal()：释放信号量，信号量加1。当信号量>= 0 会执行wait之后的代码
下面这段代码要求使用信号量来按序输出（当然栅栏函数可以满足要求）
- (void)test {
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"当前%d----线程%@", i, [NSThread currentThread]);
});
// 使用栅栏函数
// dispatch_barrier_async(queue, ^{});
}
}
使用信号量API
- (void)test {
// 创建信号量
dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Felix", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
dispatch_async(queue, ^{
NSLog(@"当前%d----线程%@", i, [NSThread currentThread]);
// 打印任务结束后信号量解锁
dispatch_semaphore_signal(sem);
});
// 由于异步执行，打印任务会较慢，所以这里信号量加锁
dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER);
}
}
当前0----线程{number = 5, name = (null)}
当前1----线程{number = 5, name = (null)}
当前2----线程{number = 5, name = (null)}
当前3----线程{number = 5, name = (null)}
当前4----线程{number = 5, name = (null)}
当前5----线程{number = 5, name = (null)}
当前6----线程{number = 5, name = (null)}
当前7----线程{number = 5, name = (null)}
当前8----线程{number = 5, name = (null)}
当前9----线程{number = 5, name = (null)}
如果当创建信号量时传入值为1又会怎么样呢？
- i=0时有可能先打印，也可能会先发出wait信号量-1，但是wait之后信号量为0不会阻塞线程，所以进入i=1
- i=1时有可能先打印，也可能会先发出wait信号量-1，但是wait之后信号量为-1阻塞线程，等待signal再执行下去
当前1----线程{number = 3, name = (null)}
当前0----线程{number = 6, name = (null)}
当前2----线程{number = 3, name = (null)}
当前3----线程{number = 6, name = (null)}
当前4----线程{number = 6, name = (null)}
当前5----线程{number = 3, name = (null)}
当前6----线程{number = 3, name = (null)}
当前7----线程{number = 6, name = (null)}
当前8----线程{number = 3, name = (null)}
当前9----线程{number = 6, name = (null)}
结论：
创建信号量时传入值为1时，可以通过两次才堵塞
传入值为2时，可以通过三次才堵塞
十一、dispatch_source
应用场景：GCDTimer
1.定义及使用
dispatch_source是一种基本的数据类型，可以用来监听一些底层的系统事件
Timer Dispatch Source：定时器事件源，用来生成周期性的通知或回调
Signal Dispatch Source：监听信号事件源，当有UNIX信号发生时会通知
Descriptor Dispatch Source：监听文件或socket事件源，当文件或socket数据发生变化时会通知
Process Dispatch Source：监听进程事件源，与进程相关的事件通知
Mach port Dispatch Source：监听Mach端口事件源
Custom Dispatch Source：监听自定义事件源
主要使用的API：
dispatch_source_create: 创建事件源
dispatch_source_set_event_handler: 设置数据源回调
dispatch_source_merge_data: 设置事件源数据
dispatch_source_get_data： 获取事件源数据
dispatch_resume: 继续
dispatch_suspend: 挂起
dispatch_cancel: 取消
2.自定义定时器
在iOS开发中，一般使用NSTimer来处理定时逻辑，但NSTimer是依赖RunLoop的，而RunLoop可以运行在不同的模式下。如果NSTimer 添加在一种模式下，当RunLoop切换运行模式的时候，定时器就失去作用了。若RunLoop在阻塞状态，NSTimer触发时间就会推迟到下一个RunLoop周期，因此NSTimer在计时上会有误差，而GCD定时器不依赖RunLoop，计时更加精确。
@property (nonatomic, strong) dispatch_source_t timer;
//1.创建队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//2.创建timer
_timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
//3.设置timer首次执行时间，间隔，精确度
dispatch_source_set_timer(_timer, DISPATCH_TIME_NOW, 2.0 * NSEC_PER_SEC, 0.1 * NSEC_PER_SEC);
//4.设置timer事件回调
dispatch_source_set_event_handler(_timer, ^{
NSLog(@"GCDTimer");
});
//5.默认是挂起状态，需要手动激活
dispatch_resume(_timer);
使用dispatch_source自定义定时器注意点：
-
GCDTimer需要强持有，否则出了作用域立即释放，也就没有了事件回调 -
GCDTimer默认是挂起状态，需要手动激活 -
GCDTimer没有repeat，需要封装来增加标志位控制 -
GCDTimer如果存在循环引用，使用weak+strong或者提前调用dispatch_source_cancel取消timer -
dispatch_resume和dispatch_suspend调用次数需要平衡
source在挂起状态下，如果直接设置source = nil或者重新创建source都会造成crash。正确的方式是在激活状态下调用dispatch_source_cancel(source)释放当前的source
GCD常用API，大体包括这些，还有待探索其他API的使用情况。