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[操作系统]iOS多线程


简单介绍下GCD:

GCD:Grand Central Dispatch(伟大的中枢调度器),纯C的函数,提供了很多非常强大的功能。

它是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案,具有以下优点

1.GCD会自动利用更多的CPU内核(双核、四核等)

2.自动管理线程的生命周期(创建任务、调度任务、销毁线程)

3.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,所以它大大解放了程序员

在GCD中有两个核心的概念:任务和队列。任务就是你要执行什么操作 队列就是用来存放任务

使用GCD一般有两个步骤:

1.定制任务,确定你要进行的操作

2.将任务添加到队列中,GCD会自动将任务从队列中取出(FIFO,先进先出原则),放到相应的线程中执行

GCD中有两个主要执行任务的函数:

1.同步:(不能开启新线程)

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)

2.异步:(开启新线程)

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)

GCD中的队列有可以分为两大类型:

1.并发队列(Concurrent Dispatch Queue):可以让多个任务并发(同时)执行(自动开启多个线程执行任务),并发功能只有在异步函数下才有效(dispatch_async)

2.串行队列:任务一个接一个有序执行

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

串行队列有两种方式获得:1.dispatch_queue_create创建 2.使用主队列dispatch_get_main_queue(),主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列,放在主队列的任务都会在主线程中执行

上代码验证下:

1.异步函数在并发队列中执行

- (void)viewDidLoad {  [super viewDidLoad];    // 1.获得全局的并发队列  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  // 2.添加任务到队列中执行任务  dispatch_async(queue, ^{    NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_async(queue, ^{    NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_async(queue, ^{    NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);  });};

结果如图:

可见程序在多线程中并发执行

2.异步函数在串行队列中执行:

- (void)viewDidLoad {  [super viewDidLoad];  [self asyncSerialQueue];}#pragma mark 异步+串行-(void)asyncSerialQueue{  // 1.创建串行队列  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("gcd.queue", NULL);  // 2.添加任务到队列中执行任务  dispatch_async(queue, ^{    NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_async(queue, ^{    NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_async(queue, ^{    NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);  });}

结果如图:

可见程序开启单个线程按顺序执行

3.在同步函数中执行并发任务

- (void)viewDidLoad {  [super viewDidLoad];  [self syncConcurrentQueue];}#pragma mark 同步+并发-(void)syncConcurrentQueue{  // 1.获得全局的并发队列  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);    // 2.添加任务到队列中执行任务  dispatch_sync(queue, ^{    NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_sync(queue, ^{    NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_sync(queue, ^{    NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);  });}

结果如图:

在主线程中按顺序执行,并发队列失去并发功能

4.同步执行串行队列:

- (void)viewDidLoad {  [super viewDidLoad];  [self syncSerialQueue];}#pragma mark 同步+串行-(void)syncSerialQueue{  // 1.创建串行队列  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("gcd.queue", NULL);  // 2.添加任务到队列中执行任务  dispatch_sync(queue, ^{    NSLog(@"下载1----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_sync(queue, ^{    NSLog(@"下载2----%@",[NSThread currentThread]);  });  dispatch_sync(queue, ^{    NSLog(@"下载3----%@",[NSThread currentThread]);  });}

结果同第三种情况,不会开启新的线程,按顺序执行

这里要特别注意,如果使用同步函数在主队列中执行,会造成线程死锁的情况

- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];    NSLog(@"1");  dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{    NSLog(@"2");  });  NSLog(@"3");}

输出结果为1

那么使用异步函数在主队列中执行呢?

- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];    NSLog(@"1----%@",[NSThread currentThread]);  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{    NSLog(@"2----%@",[NSThread currentThread]);  });  NSLog(@"3----%@",[NSThread currentThread]);}

结果为:

结果很特殊:不会开启新的线程,而是主队列中的任务会缓一缓,最后执行

综上来看,各种队列执行情况如下表:

关于GCD还有其他用法

1.延时执行:

- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];    // 通常的延时执行  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{    [self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:1.0];  });    // gcd函数执行  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  dispatch_time_t when = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC));  dispatch_after(when, queue ^{    [self run];  });  }

 

2.保证某段代码在执行过程中只执行一次(可用于实现单例模式):

- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];  static dispatch_once_t onceToken;  dispatch_once(&onceToken, ^{    // 执行一次的操作代码  });  }

 

3.队列组(通常用于耗时操作)

例如下载两张图片,要等两张图片都下载完成后,合并两张图,再更新主界面。由于下载图片时间长短不可控,使用普通方法会很困难,这时使用队列组可高效解决

- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];  // 创建一个组  dispatch_group_t group = dispatch_group_create();  // 下载图片1  __block UIImage *image1 = nil;  dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    image1 = [self downloadImageWithUrl:@"https://www.baidu.com/img/bdlogo.png"];  });  // 下载图片2  __block UIImage *image2 = nil;  dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{    image2 = [self downloadImageWithUrl:@"http://img1.bdstatic.com/static/home/widget/search_box_home/logo/home_white_logo_0ddf152.png"];  });  // group任务都执行完毕,再执行其他操作  dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{    // 合并图片    UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(300, 300));    [image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 150, 300)];    [image2 drawInRect:CGRectMake(150, 0, 150, 300)];    UIGraphicsEndImageContext();  });  }-(UIImage *)downloadImageWithUrl:(NSString *)urlStr{  NSURL *url = [NSURL URLWithString:urlStr];  NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];  UIImage *image = [UIImage imageWithData:data];  return image;}

4.定时器

- (void)viewDidLoad{  [super viewDidLoad];  dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());  dispatch_source_set_timer(timer, DISPATCH_TIME_NOW, 15ull*NSEC_PER_SEC, 1ull*NSEC_PER_SEC);  dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{    NSLog(@"wake up");    dispatch_source_cancel(timer);  });  dispatch_source_set_cancel_handler(timer, ^{    NSLog(@"cancel");  });  // 启动  dispatch_resume(timer);  }

此外,gcd还可监听文件的读和写,信号的中断等,有兴趣的可以进一步钻研

示例代码可从Github下载https://github.com/VampireTMAC/GCDdemo