多线程04---超级牛逼的GCD

忘记NSThread中关于线程的所有概念吧，现在只需要知道两样东西，就能解决问题：任务，队列

1.基本概念：

1.什么是GCD

• 全称是Grand Central Dispatch，可译为“牛逼的中枢调度器”
• 纯C语言，提供了非常多强大的函数

2.GCD的优势

1. GCD是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案
2. GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）
3. GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）
4. 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

3.任务和队列

GCD中有2个核心概念：

• 任务：执行什么操作
• 队列：用来存放任务

GCD的使用就2个步骤：

1. 定制任务：确定想做的事情

2. 将任务添加到队列中：

   • GCD会自动将队列中的任务取出，放到对应的线程中执行
   • 任务的取出遵循队列的FIFO原则：先进先出，后进后出

2.执行任务：

1.GCD中有2个用来执行任务的常用函数

1.用同步的方式执行任务

dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)
queue：队列
block：任务

2.用异步的方式执行任务
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)

同步和异步的区别
同步：只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

3.GCD中还有个用来执行任务的函数：
dispatch_barrier_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block)
在前面的任务执行结束后它才执行，而且它后面的任务等它执行完成之后才会执行
注意：这个queue不能是全局的并发队列

2.队列的类型

GCD的队列可以分为2大类型：

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

2. 串行队列（Serial Dispatch Queue）
   让任务一个接着一个地执行（一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）

3.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：只是在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
异步：可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力

并发和串行主要影响：任务的执行方式
并发：允许多个任务并发（同时）执行
串行：一个任务执行完毕后，再执行下一个任务

3.创建队列

1.并发队列

使用dispatch_queue_create函数创建队列

dispatch_queue_t
dispatch_queue_create(const char *label, // 队列名称 
dispatch_queue_attr_t attr); // 队列的类型

创建并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("blog.csdn.net/supersonico", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

2.全局的并发队列

使用dispatch_get_global_queue函数获得全局的并发队列

dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(
dispatch_queue_priority_t priority, // 队列的优先级
unsigned long flags); // 此参数暂时无用，用0即可

获得全局并发队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 

全局并发队列的优先级

#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2 // 高
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0 // 默认（中）
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2) // 低
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN // 后台

3.串行队列

GCD中获得串行有2种途径
使用dispatch_queue_create函数创建串行队列
// 创建串行队列（队列类型传递NULL或者DISPATCH_QUEUE_SERIAL）

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.520it.queue", NULL); 

使用主队列（跟主线程相关联的队列）
主队列是GCD自带的一种特殊的串行队列
放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行
使用dispatch_get_main_queue()获得主队列

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

4.各种队列的执行效果

注意:使用sync函数往当前串行队列中添加任务，会卡住当前的串行队列

4.线程间通信示例

从子线程回到主线程

dispatch_async(
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行耗时的异步操作...
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 回到主线程，执行UI刷新操作
        });
});

5.其他操作

1.延时执行

//1.调用NSObject的方法
[self performSelector:@selector(run) withObject:nil afterDelay:2.0];
// 2秒后再调用self的run方法

//2.使用GCD函数
dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后执行这里的代码...
});

//3.使用NSTimer
[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(test) userInfo:nil repeats:NO];

2.一次性代码

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

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)
});

3.快速迭代

使用dispatch_apply函数能进行快速迭代遍历

dispatch_apply(10, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index){
    // 执行10次代码，index顺序不确定
});

• 第一个参数: 需要执行几次任务
• 第二个参数: 队列
• 第三个参数: 当前被执行到得任务的索引

4.队列组

有这么1种需求:

• 首先：分别异步执行2个耗时的操作
• 其次：等2个异步操作都执行完毕后，再回到主线程执行操作

如果想要快速高效地实现上述需求，可以考虑用队列组

dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 执行1个耗时的异步操作
});
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...
});

实现：

-(void)dispatchGounp
{
    dispatch_group_t gounp = dispatch_group_create();
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    //1.下载第一个图片
    dispatch_group_async(gounp, queue, ^{

        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://avatar.csdn.net/7/4/5/1_misakahina.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
    });
    //2.下载第二个图片
    dispatch_group_async(gounp, queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://avatar.csdn.net/7/4/5/1_misakahina.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
    });
    //3.将图片进行合并
    dispatch_group_notify(gounp, queue, ^{

        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));

        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 100, 200)];
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(100, 0, 100, 200)];

        UIImage* image =  UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();

        UIGraphicsEndImageContext();
        //4.回到主线程进行更新
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
        });

    });
}

5.栅栏

   dispatch_barrier_sync(dispatch_queue_t queue, ^(void)block)

• 要想执行完前面所有的任务再执行barrier必须满足两个条件
  
  1. 所有任务都是在同一个队列中
  2. 队列不能是全局并行队列, 必须是自己创建的队列
• barrier方法之前添加的任务会先被执行, 只有等barrier方法之前添加的任务执行完毕, 才会执行barrier
• 而且如果是在barrier方法之后添加的任务, 必须等barrier方法执行完毕之后才会开始执行

使用栅栏实现上面所说的例子：

-(void)dispatchBiarrier
{
    //必须使用自定义队列
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("MR", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    dispatch_async(queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://avatar.csdn.net/7/4/5/1_misakahina.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        self.image1 = [UIImage imageWithData:data];
    });

    dispatch_async(queue, ^{
        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"http://avatar.csdn.net/7/4/5/1_misakahina.jpg"];
        NSData *data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
        self.image2 = [UIImage imageWithData:data];
    });
    dispatch_barrier_async(queue, ^{
        UIGraphicsBeginImageContext(CGSizeMake(200, 200));

        [self.image1 drawInRect:CGRectMake(0, 0, 100, 200)];
        [self.image2 drawInRect:CGRectMake(100, 0, 100, 200)];

        UIImage* image =  UIGraphicsGetImageFromCurrentImageContext();
        UIGraphicsEndImageContext();

        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            self.imageView.image = image;
        });
    });
}

6.单例模式

单例模式的作用

可以保证在程序运行过程，一个类只有一个实例，而且该实例易于供外界访问
从而方便地控制了实例个数，并节约系统资源

单例模式的使用场合

在整个应用程序中，共享一份资源（这份资源只需要创建初始化1次）

1.ARC中，单例模式的实现

1.在.m中保留一个全局的static的实例

static id _instance;

2.重写allocWithZone:方法，在这里创建唯一的实例（注意线程安全）

+ (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [super allocWithZone:zone];
    });
    return _instance;
}

3.提供1个类方法让外界访问唯一的实例

+ (instancetype)sharedInstance
{
    return [[self alloc] init];
}

4.实现copyWithZone:方法

- (id)copyWithZone:(NSZone *)zone
{
    // 因为copy方法必须通过实例对象调用, 所以可以直接返回_instance
    return _instance;
}

5.实现mutableCopyWithZone

- (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone
{
//  return [[self class] allocWithZone:zone];
    return _instance;
}

2.在MRC中还要重写，关于内存管理的操作：

- (oneway void)release
{
}
- (instancetype)retain
{
    return _instance;
}
- (NSUInteger)retainCount
{
    return MAXFLOAT;
}

3.将单例模式的实现封装成宏定义：

1.单例宏定义

#define interfaceSingle(name)  + (instancetype)share##name

#if __has_feature(objc_arc)
// 如果是ARC
#define implementationSingle(name)  + (instancetype)share##name {     return [[self alloc] init]; } static id _instance; + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone {     static dispatch_once_t onceToken;     dispatch_once(&onceToken, ^{         _instance = [super allocWithZone:zone];     });     return _instance; } - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone {     return _instance; } - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone {     return _instance; }
#else
// 如果不是ARC
#define implementationSingle(name)  + (instancetype)share##name { return [[self alloc] init]; } static id _instance; + (instancetype)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone { static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ _instance = [super allocWithZone:zone]; }); return _instance; } - (id)copyWithZone:(NSZone *)zone { return _instance; } - (id)mutableCopyWithZone:(NSZone *)zone { return _instance; }- (oneway void)release {} - (instancetype)retain {     return _instance; } - (NSUInteger)retainCount {     return MAXFLOAT; }
#endif

2.调用单例宏定义：
在.h文件

#import <Foundation/Foundation.h>
#import "Single.h"

@interface Tools : NSObject<NSCopying, NSMutableCopying>
interfaceSingle(Tools);
@end

在.m文件

#import "Tools.h"
@implementation Tools
implementationSingle(Tools)
@end