ios多線程方案

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進程和線程

進程是指在系統中運行的一個應用程序，每個進程之間是相互獨立的，每個進程都運行在其專用且受保護的內存空間
一個進程想要執行任務，必須得有線程（每個進程至少有一個線程）

GCD簡介

Grand Central Dispatch（GCD）是 Apple 開發的一個多核編程的較新的解決方法。它主要用于優化應用程序以支持多核處理器以及其他對稱多處理系統。它是一個在線程池模式的基礎上執行的并發任務。在 Mac OS X 10.6 雪豹中首次推出，也可在 iOS 4 及以上版本使用。

GCD的好處

GCD 可用于多核的并行運算；
GCD 會自動利用更多的 CPU 內核（比如雙核、四核）；
GCD 會自動管理線程的生命周期（創建線程、調度任務、銷毀線程）；
程序員只需要告訴 GCD 想要執行什么任務，不需要編寫任何線程管理代碼。

GCD的兩大模塊 - 任務和隊列

任務：要執行的操作(即在此線程中要執行的那一段代碼）—— 執行任務的方式有兩種 1. 同步執行 2. 異步執行

同步執行
1. 同步添加任務到指定的隊列中，在添加的任務執行結束之前，會一直等待，直到隊列里面的任務完成之后再繼續執行。
2. 只能在當前線程中執行任務，不具備開啟新線程的能力。

異步執行
1.異步添加任務到指定的隊列中，它不會做任何等待，可以繼續執行任務。
2. 可以在新的線程中執行任務，具備開啟新線程的能力。
3.異步執行雖然具有開啟新線程的能力，但是并不一定開啟新線程

隊列：這里的隊列指執行任務的等待隊列，即用來存放任務的隊列。隊列是一種特殊的線性表，采用 FIFO（先進先出）的原則，即新任務總是被插入到隊列的末尾，而讀取任務的時候總是從隊列的頭部開始讀取。每讀取一個任務，則從隊列中釋放一個任務。
在 GCD 中有兩種隊列：『串行隊列』和『并發隊列』。兩者都符合 FIFO（先進先出）的原則。兩者的主要區別是：執行順序不同，以及開啟線程數不同。

串行隊列
每次只有一個任務被執行。讓任務一個接著一個地執行。（只開啟一個線程，一個任務執行完畢后，再執行下一個任務）

并行隊列
1.可以讓多個任務并發（同時）執行。（可以開啟多個線程，并且同時執行任務）
2.并發隊列的并發功能只有在異步（dispatch_async）方法下才有效。

使用方法

創建隊列
把要執行的任務放到隊列上

隊列的創建

利用dispatch_queue_create來創建隊列，這個方法需要傳入兩個參數
1.第一個參數是這個隊列的唯一標識符
2.第二個參數是識別該隊列是串聯隊列還是并發隊列 DISPATCH_QUEUE_SERIAL表示串聯隊列
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并發隊列。

// 串行隊列的創建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("串聯隊列", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并發隊列的創建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("并發隊列", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

主隊列
可使用 dispatch_get_main_queue() 方法獲得主隊列，所有放在主隊列中的任務，都會放到主線程中執行。

// 主隊列的獲取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

全局并發隊列
- 可以使用 dispatch_get_global_queue 方法來獲取全局并發隊列。需要傳入兩個參數。第一個參數表示隊列優先級，一般用 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT。第二個參數暫時沒用，用 0 即可。

// 全局并發隊列的獲取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

任務的創建方法

GCD 提供了同步執行任務的創建方法 dispatch_sync 和異步執行任務創建方法 dispatch_async。

// 同步執行任務創建方法
dispatch_sync(queue, ^{
    // 這里放同步執行任務代碼
});
// 異步執行任務創建方法
dispatch_async(queue, ^{
    // 這里放異步執行任務代碼
});

任務和隊列一共有6種組合方式

同步執行 + 并發隊列
異步執行 + 并發隊列
同步執行 + 串行隊列
異步執行 + 串行隊列
同步執行 + 主隊列
異步執行 + 主隊列

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『主線程』中調用『主隊列』+『同步執行』會導致死鎖問題。
這是因為主隊列中追加的同步任務和主線程本身的任務兩者之間相互等待，阻塞了『主隊列』，最終造成了主隊列所在的線程（主線程）死鎖問題。
而如果我們在『其他線程』調用『主隊列』+『同步執行』，則不會阻塞『主隊列』，自然也不會造成死鎖問題。最終的結果是：不會開啟新線程，串行執行任務。

『異步執行 + 并發隊列』就是：系統開啟了多個線程（主線程+其他子線程），任務可以多個同時運行。
『同步執行 + 并發隊列』就是：系統只默認開啟了一個主線程，沒有開啟子線程，雖然任務處于并發隊列中，但也只能一個接一個執行了。

基本使用

同步執行 + 并發隊列

/**
 * 同步執行 + 并發隊列
 * 特點：在當前線程中執行任務，不會開啟新線程，執行完一個任務，再執行下一個任務。
 */
- (void)syncConcurrent {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印當前線程
    NSLog(@"syncConcurrent---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任務 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任務 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任務 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    NSLog(@"syncConcurrent---end");
}

雖然并發隊列可以開啟多個線程，并且同時執行多個任務。但是因為本身不能創建新線程，只有當前線程這一個線程（同步任務不具備開啟新線程的能力），所以也就不存在并發。而且當前線程只有等待當前隊列中正在執行的任務執行完畢之后，才能繼續接著執行下面的操作（同步任務需要等待隊列的任務執行結束）。所以任務只能一個接一個按順序執行，不能同時被執行。

異步執行 + 并發隊列

/**
 * 異步執行 + 并發隊列
 * 特點：可以開啟多個線程，任務交替（同時）執行。
 */
- (void)asyncConcurrent {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印當前線程
    NSLog(@"asyncConcurrent---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任務 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任務 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任務 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    NSLog(@"asyncConcurrent---end");
}

除了當前線程（主線程），系統又開啟了 3 個線程，并且任務是交替/同時執行的。（異步執行具備開啟新線程的能力。且并發隊列可開啟多個線程，同時執行多個任務）。
所有任務是在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之后才執行的。說明當前線程沒有等待，而是直接開啟了新線程，在新線程中執行任務（異步執行不做等待，可以繼續執行任務）

同步執行 + 串行隊列

不會開啟新線程，在當前線程執行任務。任務是串行的，執行完一個任務，再執行下一個任務。

/**
 * 同步執行 + 串行隊列
 * 特點：不會開啟新線程，在當前線程執行任務。任務是串行的，執行完一個任務，再執行下一個任務。
 */
- (void)syncSerial {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印當前線程
    NSLog(@"syncSerial---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任務 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任務 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    dispatch_sync(queue, ^{
        // 追加任務 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    NSLog(@"syncSerial---end");
}

同步執行 + 主隊列

同步執行 + 主隊列在不同線程中調用結果也是不一樣，在主線程中調用會發生死鎖問題，而在其他線程中調用則不會。

異步執行 + 主隊列

只在主線程中執行任務，執行完一個任務，再執行下一個任務。

GCD線程之間的通信

在 iOS 開發過程中，我們一般在主線程里邊進行 UI 刷新，例如：點擊、滾動、拖拽等事件。我們通常把一些耗時的操作放在其他線程，比如說圖片下載、文件上傳等耗時操作。而當我們有時候在其他線程完成了耗時操作時，需要回到主線程，那么就用到了線程之間的通訊。

/**
 * 線程間通信
 */
- (void)communication {
    // 獲取全局并發隊列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    // 獲取主隊列
    dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 異步追加任務 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
        
        // 回到主線程
        dispatch_async(mainQueue, ^{
            // 追加在主線程中執行的任務
            [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
            NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
        });
    });
}

GCD 柵欄方法：dispatch_barrier_async

我們有時需要異步執行兩組操作，而且第一組操作執行完之后，才能開始執行第二組操作。這樣我們就需要一個相當于柵欄一樣的一個方法將兩組異步執行的操作組給分割起來，當然這里的操作組里可以包含一個或多個任務。這就需要用到dispatch_barrier_async 方法在兩個操作組間形成柵欄。

image.png

/**
 * 柵欄方法 dispatch_barrier_async
 */
- (void)barrier {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任務 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任務 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        // 追加任務 barrier
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"barrier---%@",[NSThread currentThread]);// 打印當前線程
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任務 3
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任務 4
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"4---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
}

6.2 GCD 延時執行方法：dispatch_after

我們經常會遇到這樣的需求：在指定時間（例如 3 秒）之后執行某個任務。可以用 GCD 的dispatch_after 方法來實現。
需要注意的是：dispatch_after 方法并不是在指定時間之后才開始執行處理，而是在指定時間之后將任務追加到主隊列中。嚴格來說，這個時間并不是絕對準確的，但想要大致延遲執行任務，dispatch_after 方法是很有效的。

/**
 * 延時執行方法 dispatch_after
 */
- (void)after {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印當前線程
    NSLog(@"asyncMain---begin");
    
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 2.0 秒后異步追加任務代碼到主隊列，并開始執行
        NSLog(@"after---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印當前線程
    });
}

GCD 一次性代碼（只執行一次）：dispatch_once

我們在創建單例、或者有整個程序運行過程中只執行一次的代碼時，我們就用到了 GCD 的 dispatch_once 方法。使用 dispatch_once 方法能保證某段代碼在程序運行過程中只被執行 1 次，并且即使在多線程的環境下，dispatch_once 也可以保證線程安全。

/**
 * 一次性代碼（只執行一次）dispatch_once
 */
- (void)once {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // 只執行 1 次的代碼（這里面默認是線程安全的）
    });
}

GCD 隊列組：dispatch_group

有時候我們會有這樣的需求：分別異步執行2個耗時任務，然后當2個耗時任務都執行完畢后再回到主線程執行任務。這時候我們可以用到 GCD 的隊列組。

調用隊列組的 dispatch_group_async 先把任務放到隊列中，然后將隊列放入隊列組中。或者使用隊列組的 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave 組合來實現 dispatch_group_async。
調用隊列組的 dispatch_group_notify 回到指定線程執行任務。或者使用 dispatch_group_wait 回到當前線程繼續向下執行（會阻塞當前線程）。

dispatch_group_wait

暫停當前線程（阻塞當前線程），等待指定的 group 中的任務執行完成后，才會往下繼續執行。

/**
 * 隊列組 dispatch_group_wait
 */
- (void)groupWait {
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印當前線程
    NSLog(@"group---begin");
    
    dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
    
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 追加任務 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        // 追加任務 2
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模擬耗時操作
        NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印當前線程
    });
    
    // 等待上面的任務全部完成后，會往下繼續執行（會阻塞當前線程）
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    
    NSLog(@"group---end");
    
}

dispatch_group_enter 標志著一個任務追加到 group，執行一次，相當于 group 中未執行完畢任務數 +1
dispatch_group_leave 標志著一個任務離開了 group，執行一次，相當于 group 中未執行完畢任務數 -1。
當 group 中未執行完畢任務數為0的時候，才會使 dispatch_group_wait 解除阻塞，以及執行追加到 dispatch_group_notify 中的任務。

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IOS多線程 - GCD

IOS多線程 - GCD

ios多線程方案

進程和線程

GCD簡介

GCD的好處

GCD的兩大模塊 - 任務和隊列

使用方法

隊列的創建

任務的創建方法

任務和隊列一共有6種組合方式

基本使用

同步執行 + 并發隊列

異步執行 + 并發隊列

同步執行 + 串行隊列

同步執行 + 主隊列

異步執行 + 主隊列

GCD線程之間的通信

GCD 柵欄方法：dispatch_barrier_async

6.2 GCD 延時執行方法：dispatch_after

GCD 一次性代碼（只執行一次）：dispatch_once

GCD 隊列組：dispatch_group

dispatch_group_wait

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IOS多線程 - GCD

ios多線程方案

進程和線程

GCD簡介

GCD的好處

GCD的兩大模塊 - 任務和隊列

使用方法

隊列的創建

任務的創建方法

任務和隊列一共有6種組合方式

基本使用

同步執行 + 并發隊列

異步執行 + 并發隊列

同步執行 + 串行隊列

同步執行 + 主隊列

異步執行 + 主隊列

GCD線程之間的通信

GCD 柵欄方法：dispatch_barrier_async

6.2 GCD 延時執行方法：dispatch_after

GCD 一次性代碼（只執行一次）：dispatch_once

GCD 隊列組：dispatch_group

dispatch_group_wait

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