标签:支持 技术分享 fork 线程的生命周期 bug sync 优先 obj 状态
本文用来介绍 iOS 多线程中 GCD 的相关知识以及使用方法。这大概是史上最详细、清晰的关于 GCD 的详细讲解+总结的文章了。通过本文,您将了解到:
1. GCD 简介
2. GCD 任务和队列
3. GCD 的使用步骤
4. GCD 的基本使用(6种不同组合区别)
5. GCD 线程间的通信
6. GCD 的其他方法(栅栏方法:dispatch_barrier_async、延时执行方法:dispatch_after、一次性代码(只执行一次):dispatch_once、快速迭代方法:dispatch_apply、队列组:dispatch_group、信号量:dispatch_semaphore)
文中 Demo 我已放在了 Github 上,Demo 链接:传送门
什么是 GCD 呢?我们先来看看百度百科的解释简单了解下概念
为什么要用 GCD 呢?
因为 GCD 有很多好处啊,具体如下:
学习 GCD 之前,先来了解 GCD 中两个核心概念:任务和队列。
任务:就是执行操作的意思,换句话说就是你在线程中执行的那段代码。在 GCD 中是放在 block 中的。执行任务有两种方式:同步执行(sync)和异步执行(async)。两者的主要区别是:是否等待队列的任务执行结束,以及是否具备开启新线程的能力。
举个简单例子:你要打电话给小明和小白。
同步执行就是,你打电话给小明的时候,不能同时打给小白,等到给小明打完了,才能打给小白(等待任务执行结束)。而且只能用当前的电话(不具备开启新线程的能力)。
而异步执行就是,你打电话给小明的时候,不等和小明通话结束,还能直接给小白打电话,不用等着和小明通话结束再打(不用等待任务执行结束)。除了当前电话,你还可以使用其他所能使用的电话(具备开启新线程的能力)。
注意:异步执行(async)虽然具有开启新线程的能力,但是并不一定开启新线程。这跟任务所指定的队列类型有关(下面会讲)。
队列(Dispatch Queue):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,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:
在 GCD 中有两种队列:串行队列和并发队列。两者都符合 FIFO(先进先出)的原则。两者的主要区别是:执行顺序不同,以及开启线程数不同。
注意:并发队列的并发功能只有在异步(dispatch_async)函数下才有效
两者具体区别如下两图所示。
GCD 的使用步骤其实很简单,只有两步。
下边来看看队列的创建方法/获取方法,以及任务的创建方法。
dispatch_queue_create
来创建队列,需要传入两个参数,第一个参数表示队列的唯一标识符,用于 DEBUG,可为空,Dispatch Queue 的名称推荐使用应用程序 ID 这种逆序全程域名;第二个参数用来识别是串行队列还是并发队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL
表示串行队列,DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT
表示并发队列。// 串行队列的创建方法 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // 并发队列的创建方法 dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
dispatch_get_main_queue()
获得主队列。// 主队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_get_global_queue
来获取。需要传入两个参数。第一个参数表示队列优先级,一般用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
。第二个参数暂时没用,用0
即可。// 全局并发队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
GCD 提供了同步执行任务的创建方法dispatch_sync
和异步执行任务创建方法dispatch_async
。
// 同步执行任务创建方法 dispatch_sync(queue, ^{ // 这里放同步执行任务代码 }); // 异步执行任务创建方法 dispatch_async(queue, ^{ // 这里放异步执行任务代码 });
虽然使用 GCD 只需两步,但是既然我们有两种队列(串行队列/并发队列),两种任务执行方式(同步执行/异步执行),那么我们就有了四种不同的组合方式。这四种不同的组合方式是:
实际上,刚才还说了两种特殊队列:全局并发队列、主队列。全局并发队列可以作为普通并发队列来使用。但是主队列因为有点特殊,所以我们就又多了两种组合方式。这样就有六种不同的组合方式了。
那么这几种不同组合方式各有什么区别呢,这里为了方便,先上结果,再来讲解。你可以直接查看表格结果,然后跳过 4. GCD的基本使用 。
区别 | 并发队列 | 串行队列 | 主队列 |
---|---|---|---|
同步(sync) | 没有开启新线程,串行执行任务 | 没有开启新线程,串行执行任务 | 主线程调用:死锁卡住不执行 其他线程调用:没有开启新线程,串行执行任务 |
异步(async) | 有开启新线程,并发执行任务 | 有开启新线程(1条),串行执行任务 | 没有开启新线程,串行执行任务 |
下边我们来分别讲讲这几种不同的组合方式的使用方法。
/** * 同步执行 + 并发队列 * 特点:在当前线程中执行任务,不会开启新线程,执行完一个任务,再执行下一个任务。 */ - (void)syncConcurrent { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"syncConcurrent---begin"); dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务3 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); NSLog(@"syncConcurrent---end"); }
从同步执行 + 并发队列
中可看到:
同步执行
不具备开启新线程的能力)。syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之间执行的(同步任务
需要等待队列的任务执行结束)。并发队列
可以开启多个线程,并且同时执行多个任务。但是因为本身不能创建新线程,只有当前线程这一个线程(同步任务
不具备开启新线程的能力),所以也就不存在并发。而且当前线程只有等待当前队列中正在执行的任务执行完毕之后,才能继续接着执行下面的操作(同步任务
需要等待队列的任务执行结束)。所以任务只能一个接一个按顺序执行,不能同时被执行。/** * 异步执行 + 并发队列 * 特点:可以开启多个线程,任务交替(同时)执行。 */ - (void)asyncConcurrent { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"asyncConcurrent---begin"); dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务3 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); NSLog(@"asyncConcurrent---end"); }
在异步执行 + 并发队列
中可以看出:
异步执行
具备开启新线程的能力。且并发队列
可开启多个线程,同时执行多个任务)。syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之后才执行的。说明当前线程没有等待,而是直接开启了新线程,在新线程中执行任务(异步执行
不做等待,可以继续执行任务)。接下来再来讲讲串行队列的两种执行方式。
/** * 同步执行 + 串行队列 * 特点:不会开启新线程,在当前线程执行任务。任务是串行的,执行完一个任务,再执行下一个任务。 */ - (void)syncSerial { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"syncSerial---begin"); dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务3 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); NSLog(@"syncSerial---end"); }
在同步执行 + 串行队列
可以看到:
同步执行
不具备开启新线程的能力)。syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之间执行(同步任务
需要等待队列的任务执行结束)。串行队列
每次只有一个任务被执行,任务一个接一个按顺序执行)。/** * 异步执行 + 串行队列 * 特点:会开启新线程,但是因为任务是串行的,执行完一个任务,再执行下一个任务。 */ - (void)asyncSerial { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"asyncSerial---begin"); dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务3 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); NSLog(@"asyncSerial---end"); }
在异步执行 + 串行队列
可以看到:
异步执行
具备开启新线程的能力,串行队列
只开启一个线程)。syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之后才开始执行的(异步执行
不会做任何等待,可以继续执行任务)。串行队列
每次只有一个任务被执行,任务一个接一个按顺序执行)。下边讲讲刚才我们提到过的特殊队列:主队列。
dispatch_get_main_queue()
获得主队列我们再来看看主队列的两种组合方式。
同步执行 + 主队列
在不同线程中调用结果也是不一样,在主线程中调用会出现死锁,而在其他线程中则不会。
同步执行 + 主队列
/** * 同步执行 + 主队列 * 特点(主线程调用):互等卡主不执行。 * 特点(其他线程调用):不会开启新线程,执行完一个任务,再执行下一个任务。 */ - (void)syncMain { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"syncMain---begin"); dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue(); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_sync(queue, ^{ // 追加任务3 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); NSLog(@"syncMain---end"); }
在同步执行 + 主队列
可以惊奇的发现:
同步执行 + 主队列
,追加到主线程的任务1、任务2、任务3都不再执行了,而且syncMain---end
也没有打印,在XCode 9上还会报崩溃。这是为什么呢?这是因为我们在主线程中执行syncMain
方法,相当于把syncMain
任务放到了主线程的队列中。而同步执行
会等待当前队列中的任务执行完毕,才会接着执行。那么当我们把任务1
追加到主队列中,任务1
就在等待主线程处理完syncMain
任务。而syncMain
任务需要等待任务1
执行完毕,才能接着执行。
那么,现在的情况就是 syncMain
任务和任务1
都在等对方执行完毕。这样大家互相等待,所以就卡住了,所以我们的任务执行不了,而且syncMain---end
也没有打印。
同步执行 + 主队列
// 使用 NSThread 的 detachNewThreadSelector 方法会创建线程,并自动启动线程执行
selector 任务 [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(syncMain) toTarget:self withObject:nil];
在其他线程中使用同步执行 + 主队列
可看到:
主队列
中的任务,都会放到主线程中执行)。syncConcurrent---begin
和syncConcurrent---end
之间执行(同步任务
需要等待队列的任务执行结束)。串行队列
,每次只有一个任务被执行,任务一个接一个按顺序执行)。为什么现在就不会卡住了呢?
因为 syncMain 任务
放到了其他线程里,而任务1
、任务2
、任务3
都在追加到主队列中,这三个任务都会在主线程中执行。syncMain 任务
在其他线程中执行到追加任务1
到主队列中,因为主队列现在没有正在执行的任务,所以,会直接执行主队列的任务1
,等任务1
执行完毕,再接着执行任务2
、任务3
。所以这里不会卡住线程。
/** * 异步执行 + 主队列 * 特点:只在主线程中执行任务,执行完一个任务,再执行下一个任务 */ - (void)asyncMain { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"asyncMain---begin"); dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue(); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务3 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); NSLog(@"asyncMain---end"); }
在异步执行 + 主队列
可以看到:
异步执行
具备开启线程的能力,但因为是主队列,所以所有任务都在主线程中)。串行队列
,每次只有一个任务被执行,任务一个接一个按顺序执行)。弄懂了难理解、绕来绕去的队列+任务之后,我们来学习一个简单的东西:5. GCD 线程间的通信。
在iOS开发过程中,我们一般在主线程里边进行UI刷新,例如:点击、滚动、拖拽等事件。我们通常把一些耗时的操作放在其他线程,比如说图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时,需要回到主线程,那么就用到了线程之间的通讯。
/** * 线程间通信 */ - (void)communication { // 获取全局并发队列 dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); // 获取主队列 dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue(); dispatch_async(queue, ^{ // 异步追加任务 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } // 回到主线程 dispatch_async(mainQueue, ^{ // 追加在主线程中执行的任务 [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 }); }); }
栅栏
一样的一个方法将两组异步执行的操作组给分割起来,当然这里的操作组里可以包含一个或多个任务。这就需要用到dispatch_barrier_async
方法在两个操作组间形成栅栏。dispatch_barrier_async
函数会等待前边追加到并发队列中的任务全部执行完毕之后,再将指定的任务追加到该异步队列中。然后在dispatch_barrier_async
函数追加的任务执行完毕之后,异步队列才恢复为一般动作,接着追加任务到该异步队列并开始执行。具体如下图所示:dispatch_once
函数。使用dispatch_once
函数能保证某段代码在程序运行过程中只被执行1次,并且即使在多线程的环境下,dispatch_once
也可以保证线程安全。/** * 一次性代码(只执行一次)dispatch_once */ - (void)once { static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的) }); }
dispatch_apply
。dispatch_apply
按照指定的次数将指定的任务追加到指定的队列中,并等待全部队列执行结束。如果是在串行队列中使用 dispatch_apply
,那么就和 for 循环一样,按顺序同步执行。可这样就体现不出快速迭代的意义了。
我们可以利用并发队列进行异步执行。比如说遍历 0~5 这6个数字,for 循环的做法是每次取出一个元素,逐个遍历。dispatch_apply
可以 在多个线程中同时(异步)遍历多个数字。
还有一点,无论是在串行队列,还是异步队列中,dispatch_apply 都会等待全部任务执行完毕,这点就像是同步操作,也像是队列组中的 dispatch_group_wait
方法。
/** * 快速迭代方法 dispatch_apply */ - (void)apply { dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); NSLog(@"apply---begin"); dispatch_apply(6, queue, ^(size_t index) { NSLog(@"%zd---%@",index, [NSThread currentThread]); }); NSLog(@"apply---end"); }
apply---end
一定在最后执行。这是因为dispatch_apply
函数会等待全部任务执行完毕。有时候我们会有这样的需求:分别异步执行2个耗时任务,然后当2个耗时任务都执行完毕后再回到主线程执行任务。这时候我们可以用到 GCD 的队列组。
dispatch_group_async
先把任务放到队列中,然后将队列放入队列组中。或者使用队列组的 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave
组合 来实现 dispatch_group_async
。dispatch_group_notify
回到指定线程执行任务。或者使用 dispatch_group_wait
回到当前线程继续向下执行(会阻塞当前线程)。/** * 队列组 dispatch_group_notify */ - (void)groupNotify { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"group---begin"); dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{ // 等前面的异步任务1、任务2都执行完毕后,回到主线程执行下边任务 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } NSLog(@"group---end"); }); }
dispatch_group_notify
相关代码运行输出结果可以看出:dispatch_group_notify
block 中的任务。/** * 队列组 dispatch_group_wait */ - (void)groupWait { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"group---begin"); dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } }); // 等待上面的任务全部完成后,会往下继续执行(会阻塞当前线程) dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER); NSLog(@"group---end"); }
dispatch_group_wait
相关代码运行输出结果可以看出:dispatch_group_wait
之后的操作。但是,使用dispatch_group_wait
会阻塞当前线程。dispatch_group_enter
标志着一个任务追加到 group,执行一次,相当于 group 中未执行完毕任务数+1dispatch_group_leave
标志着一个任务离开了 group,执行一次,相当于 group 中未执行完毕任务数-1。dispatch_group_wait
解除阻塞,以及执行追加到dispatch_group_notify
中的任务。/** * 队列组 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave */ - (void)groupEnterAndLeave { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"group---begin"); dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); dispatch_group_enter(group); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务1 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } dispatch_group_leave(group); }); dispatch_group_enter(group); dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务2 for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } dispatch_group_leave(group); }); dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{ // 等前面的异步操作都执行完毕后,回到主线程. for (int i = 0; i < 2; ++i) { [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 } NSLog(@"group---end"); }); // // 等待上面的任务全部完成后,会往下继续执行(会阻塞当前线程) dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER); // NSLog(@"group---end"); }
dispatch_group_enter、dispatch_group_leave
相关代码运行结果中可以看出:当所有任务执行完成之后,才执行 dispatch_group_notify 中的任务。这里的dispatch_group_enter、dispatch_group_leave
组合,其实等同于dispatch_group_async
。GCD 中的信号量是指 Dispatch Semaphore,是持有计数的信号。类似于过高速路收费站的栏杆。可以通过时,打开栏杆,不可以通过时,关闭栏杆。在 Dispatch Semaphore 中,使用计数来完成这个功能,计数为0时等待,不可通过。计数为1或大于1时,计数减1且不等待,可通过。
Dispatch Semaphore 提供了三个函数。
dispatch_semaphore_create
:创建一个Semaphore并初始化信号的总量dispatch_semaphore_signal
:发送一个信号,让信号总量加1dispatch_semaphore_wait
:可以使总信号量减1,当信号总量为0时就会一直等待(阻塞所在线程),否则就可以正常执行。注意:信号量的使用前提是:想清楚你需要处理哪个线程等待(阻塞),又要哪个线程继续执行,然后使用信号量。
Dispatch Semaphore 在实际开发中主要用于:
我们在开发中,会遇到这样的需求:异步执行耗时任务,并使用异步执行的结果进行一些额外的操作。换句话说,相当于,将将异步执行任务转换为同步执行任务。比如说:AFNetworking 中 AFURLSessionManager.m 里面的 tasksForKeyPath:
方法。通过引入信号量的方式,等待异步执行任务结果,获取到 tasks,然后再返回该 tasks。
- (NSArray *)tasksForKeyPath:(NSString *)keyPath { __block NSArray *tasks = nil; dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0); [self.session getTasksWithCompletionHandler:^(NSArray *dataTasks, NSArray *uploadTasks, NSArray *downloadTasks) { if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(dataTasks))]) { tasks = dataTasks; } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(uploadTasks))]) { tasks = uploadTasks; } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(downloadTasks))]) { tasks = downloadTasks; } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(tasks))]) { tasks = [@[dataTasks, uploadTasks, downloadTasks] valueForKeyPath:@"@unionOfArrays.self"]; } dispatch_semaphore_signal(semaphore); }]; dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER); return tasks; }
下面,我们来利用 Dispatch Semaphore 实现线程同步,将异步执行任务转换为同步执行任务。
/** * semaphore 线程同步 */ - (void)semaphoreSync { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"semaphore---begin"); dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0); __block int number = 0; dispatch_async(queue, ^{ // 追加任务1 [NSThread sleepForTimeInterval:2]; // 模拟耗时操作 NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 number = 100; dispatch_semaphore_signal(semaphore); }); dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER); NSLog(@"semaphore---end,number = %zd",number); }
从 Dispatch Semaphore 实现线程同步的代码可以看到:
semaphore---end
是在执行完 number = 100;
之后才打印的。而且输出结果 number 为 100。异步执行
不会做任何等待,可以继续执行任务。异步执行
将任务1追加到队列之后,不做等待,接着执行dispatch_semaphore_wait
方法。此时 semaphore == 0,当前线程进入等待状态。然后,异步任务1开始执行。任务1执行到dispatch_semaphore_signal
之后,总信号量,此时 semaphore == 1,dispatch_semaphore_wait
方法使总信号量减1,正在被阻塞的线程(主线程)恢复继续执行。最后打印semaphore---end,number = 100
。这样就实现了线程同步,将异步执行任务转换为同步执行任务。线程安全:如果你的代码所在的进程中有多个线程在同时运行,而这些线程可能会同时运行这段代码。如果每次运行结果和单线程运行的结果是一样的,而且其他的变量的值也和预期的是一样的,就是线程安全的。
若每个线程中对全局变量、静态变量只有读操作,而无写操作,一般来说,这个全局变量是线程安全的;若有多个线程同时执行写操作(更改变量),一般都需要考虑线程同步,否则的话就可能影响线程安全。
线程同步:可理解为线程 A 和 线程 B 一块配合,A 执行到一定程度时要依靠线程 B 的某个结果,于是停下来,示意 B 运行;B 依言执行,再将结果给 A;A 再继续操作。
举个简单例子就是:两个人在一起聊天。两个人不能同时说话,避免听不清(操作冲突)。等一个人说完(一个线程结束操作),另一个再说(另一个线程再开始操作)。
下面,我们模拟火车票售卖的方式,实现 NSThread 线程安全和解决线程同步问题。
场景:总共有50张火车票,有两个售卖火车票的窗口,一个是北京火车票售卖窗口,另一个是上海火车票售卖窗口。两个窗口同时售卖火车票,卖完为止。
先来看看不考虑线程安全的代码:
/** * 非线程安全:不使用 semaphore * 初始化火车票数量、卖票窗口(非线程安全)、并开始卖票 */ - (void)initTicketStatusNotSave { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"semaphore---begin"); self.ticketSurplusCount = 50; // queue1 代表北京火车票售卖窗口 dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // queue2 代表上海火车票售卖窗口 dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); __weak typeof(self) weakSelf = self; dispatch_async(queue1, ^{ [weakSelf saleTicketNotSafe]; }); dispatch_async(queue2, ^{ [weakSelf saleTicketNotSafe]; }); } /** * 售卖火车票(非线程安全) */ - (void)saleTicketNotSafe { while (1) { if (self.ticketSurplusCount > 0) { //如果还有票,继续售卖 self.ticketSurplusCount--; NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]); [NSThread sleepForTimeInterval:0.2]; } else { //如果已卖完,关闭售票窗口 NSLog(@"所有火车票均已售完"); break; } } }
可以看到在不考虑线程安全,不使用 semaphore 的情况下,得到票数是错乱的,这样显然不符合我们的需求,所以我们需要考虑线程安全问题。
考虑线程安全的代码:
/** * 线程安全:使用 semaphore 加锁 * 初始化火车票数量、卖票窗口(线程安全)、并开始卖票 */ - (void)initTicketStatusSave { NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]); // 打印当前线程 NSLog(@"semaphore---begin"); semaphoreLock = dispatch_semaphore_create(1); self.ticketSurplusCount = 50; // queue1 代表北京火车票售卖窗口 dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); // queue2 代表上海火车票售卖窗口 dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); __weak typeof(self) weakSelf = self; dispatch_async(queue1, ^{ [weakSelf saleTicketSafe]; }); dispatch_async(queue2, ^{ [weakSelf saleTicketSafe]; }); } /** * 售卖火车票(线程安全) */ - (void)saleTicketSafe { while (1) { // 相当于加锁 dispatch_semaphore_wait(semaphoreLock, DISPATCH_TIME_FOREVER); if (self.ticketSurplusCount > 0) { //如果还有票,继续售卖 self.ticketSurplusCount--; NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数:%d 窗口:%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]); [NSThread sleepForTimeInterval:0.2]; } else { //如果已卖完,关闭售票窗口 NSLog(@"所有火车票均已售完"); // 相当于解锁 dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock); break; } // 相当于解锁 dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock); } }
dispatch_semaphore
标签:支持 技术分享 fork 线程的生命周期 bug sync 优先 obj 状态
原文地址:https://www.cnblogs.com/jiuyi/p/10248278.html