iOS 底层 - 多线程-GCD

本文源自本人的学习记录整理与理解，其中参考阅读了部分优秀的博客和书籍，尽量以通俗简单的语句转述。引用到的地方如有遗漏或未能一一列举原文出处还望见谅与指出，另文章内容如有不妥之处还望指教，万分感谢 ！

队列

这里的队列指执行任务的等待队列，即用来存放任务的队列；

队列是一种特殊的线性表，一般开发中的队列有两种形式：串行队列、并发队列；

GCD

• GCD是用来替代NSTread线程技术, 可以充分利用设备的多核且保证线程安全。
• 开发者可以通过GCD来开启子线程加入到队列中执行任务。

GCD源码

GCD的常用函数

• GCD中有2个用来执行任务的函数

用同步的方式执行任务

void dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block);

queue：队列
block：任务

用异步的方式执行任务

void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

• 串行队列（Serial Dispatch Queue）
  • 让任务排队执行（一个任务执行完毕后，再执行一按一个任务）
  • 采用 FIFO（先进先出）的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。

每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。队列的结构可参考下图：

串行队列.png

//创建串行队列
第一个参数：const char *_Nullable label  队列名 自定义就可以
第二个参数：dispatch_queue_attr_t _Nullable attr  队列标识 
DISPATCH_QUEUE_SERIAL：串行队列

dispatch_queue_create("mySerialqueu", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

注意：GCD创建串行队列，虽然使用了create方式创建；但这是不需要开发者自己释放的，GCD内部会进行处理。
和CFUUIDCreate()这样的CoreFoundation框架中的C语言API不同，这是需要调用CFRelease(<#CFTypeRef cf#>)手动内存管理的.

-主队列

• 主队列由系统在程序启动之初就自动创建完成

• 主线程所在的队列就是主队列

• 主队列也是一种特殊的串行队列，特殊是因为只能获取不能创建；主队列不接受创建

• 并发队列 (Concurrent Dipatch 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

  注意：这里的同时并不是真正的多条线程同一时间做任务，而是在多条线程中快速的切换执行任务，只不过这个速度非常的快而已。

并发队列.png

//获取全局并发队列
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH           高               2
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT   默认==中               0
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW            底              (-2)
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND 后台即：最低级别  INT16_MIN

第一个参数：优先级 ，0 == DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
第二个参数：保留供将来使用的值-flags。传递任何非零的值都可能导致-->空返回值。所以最好传0进去
dispatch_get_global_queue(0, 0)；


//创建并发队列
第一个参数：const char *_Nullable label  队列名 自定义就可以
第二个参数：dispatch_queue_attr_t _Nullable attr  队列标识 
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT ：并发队列

dispatch_queue_create("myConcuQueu", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

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；当然这个当前线程包括：主线程、子线程
  • 异步：在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力；就是不一定都能开;比如: 在主队列中就无法开启新线程

• 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

各种队列的执行效果

队列的执行效果@2x.png

• 补充：
  
  • 使用dispatch_sync函数往当前串行队列添加任务，就会造成死锁(前提：当前串行队列中的任务还没有执行完)；
  • 就是说判断死锁的条件是：dispatch_sync(同步)&当前串行队列&当前串行队列中的任务还没有执行完&添加任务

死锁@2x.png

可以看出

• 异步并发队列 ：会开启新线程并且同时执行多个任务 ,其他情况均不会并发执行任务
• 异步串行队列：会开启一条新线程，但执行任务时一个一个执行
• 其他组合： 全部不会开启新线程，执行任务时一个一个执行

问题1: 以下代码是在主线程执行，输出结果是什么 ？ 为什么 ？

- (void)viewDidLoad {

    [super viewDidLoad];
    NSLog(@"任务1");
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"任务2");
    });
    NSLog(@"任务3");
  }
  // dispatch_sync: 立马在当前线程执行任务, 执行完毕才会继续往下执行

输出结果：任务1

原因：

• 队列需要遵循FIFO原则，主队列是串行执行任务的；当前viewDidLoad方法就是一个任务,该任务正在执行中还没有结束; 要想从主队列里取出任务2执行，就需要等viewDidLoad执行完才可以；但是dispatch_sync是同步执行，这就意味着要立刻执行任务2，且要执行完任务2才能继续往下执行；你等我我等你，大家都在等这就造成死锁。
  

把问题1中的dispatch_sync函数改为dispatch_async函数呢 ？

输出结果：任务1、任务3、任务2
原因：dispatch_async不要求立马在当前线程同步执行任务，可以继续执行后面的代码

问题2: 举一个生活中的例子来说明线程死锁

小李和小明到自动取款机取钱；小明先到于是就开始插卡取钱了，这时候小李也到了也想取钱，小李呢脾气很火爆上来就要直接往卡槽里插卡取钱；
小明委屈的说：你让我先把卡退出来你在插卡呀。。。
小李一脸蛮横：哼！！！ 我不管我要插卡取钱 ！说话就拿卡往卡槽里塞
这时取款机老大爷怒了直接把俩人的卡全吞了 ！END

问题3 ：以下代码是在主线程执行输出结果是什么 ? 为什么 ？

- (void)interview
{

    NSLog(@"执行任务1");
  //创建串行队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueu", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

//异步开启子线程加入到串行队列中
    dispatch_async(queue, ^{ // 整一个dispatch_async函数调用代号:block0

        NSLog(@"执行任务2");
        
        dispatch_sync(queue, ^{ // dispatch_sync函数调用代号:block1
            NSLog(@"执行任务3");
        });
    
        NSLog(@"执行任务4");
    });
    
    NSLog(@"执行任务5");

}

输出结果：执行任务1、执行任务5、执行任务2 ---->死锁在dispatch_sync函数调用

原因：异步串行队列，串行队列是先进先出(FIFO)，block0任务先被加入到队列中的，所以必须他先执行完才能执行后面加入的block1；
此时开启的同步任务执行block1，block0要执行完就需要等待block1执行完才能执行后面代码，block1需要等待block0执行完才能够开始执行;
这样就大家谁都没办法执行任务了 ！直接阻塞了！

如果问题3中 dispatch_sync() 函数的任务队列是在另一个队列(串行队列、并行队列)中执行；结果如何 ？

答 ：不会死锁了！因为不在同一个队列中。

问题4：以下代码是在主线程执行输出结果是什么 ? 为什么 ？

- (void)interview
{
    NSLog(@"执行任务1");
    //创建并发队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueu", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  
  //把异步任务添加到并发队列中
    dispatch_async(queue, ^{ // block0

        NSLog(@"执行任务2");

       //把同步操作任务添加到并发队列中
        dispatch_sync(queue, ^{ // block1
            NSLog(@"执行任务3");
        });
        
        NSLog(@"执行任务4");
    });
    
    NSLog(@"执行任务5");
}

输出结果：执行任务1、执行任务5、执行任务2、执行任务3、执行任务4

原因： 并发队列支持同时执行多个任务，现在往并发队列中添加了两个任务：异步任务、同步任务；他们是不需要等另一个执行完再执行的，执行异步任务的同时也可以执行同步任务；但由于block0是异步所以执行到block1会先让他执行，之后再执行后面的代码。

问题5： 手动创建的全局并发队列和直接获取的全局并发队列有什么区别 ？

• 全局并发队列不论获取多少次，返回的都是同一个队列；即 内存地址相同
• 开发者手动创建的全局并发队列，每次创建出来的都是一个全新的全局并发队列；同名的也依然会创建全新的队列，但不建议这么做；因为有一些处理逻辑会用到这个名字，这样显然会出错 ！