GCD(III)

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。

 1 //        GCD 线程间的通信
 2         gcd.communication()
 3         
 4         print("<-------------------------线程结束-------------------------->")
 5 
 6 
 7 //线程间通信
 8 - (void)communication {
 9     // 获取全局并发队列
10     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
11     // 获取主队列
12     dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();
13     
14     dispatch_async(queue, ^{
15         // 异步追加任务
16         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
17             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
18             NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
19         }
20         
21         // 回到主线程
22         dispatch_async(mainQueue, ^{
23             // 追加在主线程中执行的任务
24             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
25             NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
26         });
27     });
28 }

View Code

打印结果:

1 <-------------------------线程结束-------------------------->
2 2018-03-29 10:31:07.472967+0800 StruggleSwift[1128:21810] 1---<NSThread: 0x604000270a80>{number = 6, name = (null)}
3 2018-03-29 10:31:11.877147+0800 StruggleSwift[1128:21810] 1---<NSThread: 0x604000270a80>{number = 6, name = (null)}
4 2018-03-29 10:31:16.845082+0800 StruggleSwift[1128:18897] 2---<NSThread: 0x60c000262100>{number = 1, name = main}

结论：可以看到在其他线程中先执行任务，执行完了之后回到主线程执行主线程的相应操作。

GCD API的其他方法

GCD 栅栏方法：dispatch_barrier_async

我们有时需要异步执行两组操作，而且第一组操作执行完之后，才能开始执行第二组操作。这样我们就需要一个相当于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：

 1 //        GCD 栅栏方法
 2         gcd.barrier()
 3         print("<-------------------------线程结束-------------------------->")
 4 
 5 
 6 /栅栏方法 dispatch_barrier_async
 7 - (void)barrier{
 8     dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
 9     
10     dispatch_async(queue, ^{
11         // 追加任务1
12         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
13             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
14             NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
15         }
16     });
17     dispatch_async(queue, ^{
18         // 追加任务2
19         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
20             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
21             NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
22         }
23     });
24     
25     dispatch_barrier_async(queue, ^{
26         // 追加任务 barrier
27         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
28             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
29             NSLog(@"barrier---%@",[NSThread currentThread]);// 打印当前线程
30         }
31     });
32     
33     dispatch_async(queue, ^{
34         // 追加任务3
35         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
36             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
37             NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
38         }
39     });
40     dispatch_async(queue, ^{
41         // 追加任务4
42         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
43             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
44             NSLog(@"4---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
45         }
46     });
47     
48 }

View Code

打印结果：

 1 <-------------------------线程结束-------------------------->
 2 2018-03-29 13:39:10.556316+0800 StruggleSwift[3411:185315] 2---<NSThread: 0x608000667a00>{number = 28, name = (null)}
 3 2018-03-29 13:39:10.556325+0800 StruggleSwift[3411:186063] 1---<NSThread: 0x600000275900>{number = 29, name = (null)}
 4 2018-03-29 13:39:12.557738+0800 StruggleSwift[3411:185315] 2---<NSThread: 0x608000667a00>{number = 28, name = (null)}
 5 2018-03-29 13:39:12.557738+0800 StruggleSwift[3411:186063] 1---<NSThread: 0x600000275900>{number = 29, name = (null)}
 6 2018-03-29 13:39:14.563020+0800 StruggleSwift[3411:186063] barrier---<NSThread: 0x600000275900>{number = 29, name = (null)}
 7 2018-03-29 13:39:16.563415+0800 StruggleSwift[3411:186063] barrier---<NSThread: 0x600000275900>{number = 29, name = (null)}
 8 2018-03-29 13:39:18.568870+0800 StruggleSwift[3411:186063] 3---<NSThread: 0x600000275900>{number = 29, name = (null)}
 9 2018-03-29 13:39:18.568988+0800 StruggleSwift[3411:186167] 4---<NSThread: 0x60400007a940>{number = 30, name = (null)}
10 2018-03-29 13:39:20.570592+0800 StruggleSwift[3411:186063] 3---<NSThread: 0x600000275900>{number = 29, name = (null)}
11 2018-03-29 13:39:20.570592+0800 StruggleSwift[3411:186167] 4---<NSThread: 0x60400007a940>{number = 30, name = (null)}

View Code

结论：在执行完栅栏前面的操作之后，才执行栅栏操作，最后再执行栅栏后边的操作。

GCD 延时执行方法：dispatch_after

在指定时间（例如3秒）之后执行某个任务。可以用 GCD 的dispatch_after函数来实现。需要注意的是：dispatch_after函数并不是在指定时间之后才开始执行处理，而是在指定时间之后将任务追加到主队列中。严格来说，这个时间并不是绝对准确的，但想要大致延迟执行任务，dispatch_after函数是很有效的。

 1 //        延时执行
 2         gcd.after()
 3         
 4         
 5         print("<-------------------------线程结束-------------------------->")
 6 
 7 
 8 //GCD 延时执行方法：dispatch_after
 9 - (void)after {
10     NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
11     NSLog(@"asyncMain---begin");
12     
13     dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(10.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
14         // 2.0秒后异步追加任务代码到主队列，并开始执行
15         NSLog(@"after---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
16     });
17 }

View Code

打印结果：

1 2018-03-29 23:36:53.737909+0800 StruggleSwift[1132:25333] currentThread---<NSThread: 0x608000260a00>{number = 1, name = main}
2 2018-03-29 23:36:56.680732+0800 StruggleSwift[1132:25333] asyncMain---begin
3 <-------------------------线程结束-------------------------->
4 2018-03-29 23:37:09.704708+0800 StruggleSwift[1132:25333] after---<NSThread: 0x608000260a00>{number = 1, name = main}

GCD 一次性代码（只执行一次）：dispatch_once

我们在创建单例、或者有整个程序运行过程中只执行一次的代码时，我们就用到了 GCD 的 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。

 1 //         一次性代码（只执行一次）
 2         gcd.once()
 3         
 4         print("<-------------------------线程结束-------------------------->")
 5 
 6 //一次性代码（只执行一次）
 7 - (void)once {
 8     static dispatch_once_t onceToken;
 9     dispatch_once(&onceToken, ^{
10         // 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
11         NSLog(@"只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)");
12     });
13 }

View Code

打印结果：

2018-03-29 23:44:53.632569+0800 StruggleSwift[1562:36219] 只执行1次的代码(这里面默认是线程安全的)
<-------------------------线程结束-------------------------->
<-------------------------线程结束-------------------------->
<-------------------------线程结束-------------------------->

我把方法放在一个按钮的点击事件中，多次点击以后，通过上图可以发现，线程中的代码只会执行一次，所以它是安全的。

GCD 快速迭代方法：dispatch_apply

通常我们会用 for 循环遍历，但是 GCD 给我们提供了快速迭代的函数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,比如：apply--end 最后打印。

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。

 1 //          快速迭代方法 dispatch_apply
 2             gcd.apply()
 3         print("<-------------------------线程结束-------------------------->")
 4 
 5 
 6 //快速迭代方法 dispatch_apply
 7 - (void)apply {
 8     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
 9     
10     NSLog(@"apply---begin");
11     dispatch_apply(6, queue, ^(size_t index) {
12         NSLog(@"%zd---%@",index, [NSThread currentThread]);
13     });
14     NSLog(@"apply---end");
15 }

View Code

打印结果：

1 2018-03-29 23:55:01.232112+0800 StruggleSwift[1798:45685] apply---begin
2 2018-03-29 23:55:07.599789+0800 StruggleSwift[1798:45685] 1---<NSThread: 0x604000073a80>{number = 1, name = main}
3 2018-03-29 23:55:07.599789+0800 StruggleSwift[1798:46278] 0---<NSThread: 0x608000275b80>{number = 9, name = (null)}
4 2018-03-29 23:55:07.599818+0800 StruggleSwift[1798:47017] 2---<NSThread: 0x604000460080>{number = 14, name = (null)}
5 2018-03-29 23:55:07.599820+0800 StruggleSwift[1798:47018] 3---<NSThread: 0x60c00007aa00>{number = 13, name = (null)}
6 2018-03-29 23:55:07.599859+0800 StruggleSwift[1798:47019] 4---<NSThread: 0x60c00007a2c0>{number = 15, name = (null)}
7 2018-03-29 23:55:07.599897+0800 StruggleSwift[1798:47020] 5---<NSThread: 0x6000002693c0>{number = 16, name = (null)}
8 2018-03-29 23:55:14.736663+0800 StruggleSwift[1798:45685] apply---end
9 <-------------------------线程结束-------------------------->

GCD 队列组：dispatch_group

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。

调用队列组的 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。
调用队列组的 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）。

dispatch_group_notify

监听 group 中任务的完成状态，当所有的任务都执行完成后，追加任务到 group 中，并执行任务。

 1 //队列组 dispatch_group_notify
 2 - (void)groupNotify {
 3     NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
 4     NSLog(@"group---begin");
 5     
 6     dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
 7     
 8     dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
 9         // 追加任务1
10         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
11             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
12             NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
13         }
14     });
15     
16     dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
17         // 追加任务2
18         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
19             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
20             NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
21         }
22     });
23     
24     dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
25         // 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
26         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
27             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
28             NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
29         }
30         NSLog(@"group---end");
31     });
32 }

View Code

打印结果:

 1 2018-03-30 00:10:53.721865+0800 StruggleSwift[2437:58949] currentThread---<NSThread: 0x60800007efc0>{number = 1, name = main}
 2 2018-03-30 00:10:53.722043+0800 StruggleSwift[2437:58949] group---begin
 3 <-------------------------线程结束-------------------------->
 4 2018-03-30 00:10:55.727591+0800 StruggleSwift[2437:63976] 2---<NSThread: 0x60800047de00>{number = 20, name = (null)}
 5 2018-03-30 00:10:55.727592+0800 StruggleSwift[2437:64429] 1---<NSThread: 0x60c000269ac0>{number = 19, name = (null)}
 6 2018-03-30 00:10:57.733127+0800 StruggleSwift[2437:64429] 1---<NSThread: 0x60c000269ac0>{number = 19, name = (null)}
 7 2018-03-30 00:10:57.733129+0800 StruggleSwift[2437:63976] 2---<NSThread: 0x60800047de00>{number = 20, name = (null)}
 8 2018-03-30 00:10:59.734785+0800 StruggleSwift[2437:58949] 3---<NSThread: 0x60800007efc0>{number = 1, name = main}
 9 2018-03-30 00:11:01.736370+0800 StruggleSwift[2437:58949] 3---<NSThread: 0x60800007efc0>{number = 1, name = main}
10 2018-03-30 00:11:01.736724+0800 StruggleSwift[2437:58949] group---end

结果看现象：从dispatch_group_notify相关代码运行输出结果可以看出，当所有任务都执行完成之后，才执行dispatch_group_notify block 中的任务。

dispatch_group_wait

 1 //队列组 dispatch_group_wait
 2 - (void)groupWait {
 3     NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
 4     NSLog(@"group---begin");
 5     
 6     dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
 7     
 8     dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
 9         // 追加任务1
10         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
11             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
12             NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
13         }
14     });
15     
16     dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
17         // 追加任务2
18         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
19             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
20             NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
21         }
22     });
23     
24     // 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）
25     dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
26     
27     NSLog(@"group---end");
28 }

View Code

打印结果：

1 2018-03-30 10:48:18.536481+0800 StruggleSwift[1090:22388] currentThread---<NSThread: 0x600000065080>{number = 1, name = main}
2 2018-03-30 10:48:18.536728+0800 StruggleSwift[1090:22388] group---begin
3 2018-03-30 10:48:30.950636+0800 StruggleSwift[1090:22903] 1---<NSThread: 0x608000078880>{number = 3, name = (null)}
4 2018-03-30 10:48:34.966640+0800 StruggleSwift[1090:22903] 1---<NSThread: 0x608000078880>{number = 3, name = (null)}
5 2018-03-30 10:48:34.966646+0800 StruggleSwift[1090:23381] 2---<NSThread: 0x60800006de00>{number = 4, name = (null)}
6 2018-03-30 10:48:37.922334+0800 StruggleSwift[1090:23381] 2---<NSThread: 0x60800006de00>{number = 4, name = (null)}
7 2018-03-30 10:48:40.322614+0800 StruggleSwift[1090:22388] group---end
8 <-------------------------线程结束-------------------------->

现象看本质：当所有任务执行完成之后，才执行 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、dispatch_group_leave

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+1
dispatch_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。
当 group 中未执行完毕任务数为0的时候，才会使dispatch_group_wait解除阻塞，以及执行追加到dispatch_group_notify中的任务。

 1 //队列组 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave
 2 - (void)groupEnterAndLeave
 3 {
 4     NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
 5     NSLog(@"group---begin");
 6     
 7     dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
 8     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
 9     dispatch_group_enter(group);
10     dispatch_async(queue, ^{
11         // 追加任务1
12         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
13             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
14             NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
15         }
16         dispatch_group_leave(group);
17     });
18     
19     dispatch_group_enter(group);
20     dispatch_async(queue, ^{
21         // 追加任务2
22         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
23             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
24             NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
25         }
26         dispatch_group_leave(group);
27     });
28     
29     dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
30         // 等前面的异步操作都执行完毕后，回到主线程.
31         for (int i = 0; i < 2; ++i) {
32             [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
33             NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
34         }
35         NSLog(@"group---end");
36     });
37     
38     //    // 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）
39     //    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
40     //
41     //    NSLog(@"group---end");
42 }

View Code

打印结果：

 1 2018-03-30 11:06:09.424085+0800 StruggleSwift[1514:37488] currentThread---<NSThread: 0x60000006fac0>{number = 1, name = main}
 2 2018-03-30 11:06:09.424244+0800 StruggleSwift[1514:37488] group---begin
 3 <-------------------------线程结束-------------------------->
 4 2018-03-30 11:06:22.208661+0800 StruggleSwift[1514:43983] 1---<NSThread: 0x600000273fc0>{number = 13, name = (null)}
 5 2018-03-30 11:06:28.076730+0800 StruggleSwift[1514:43983] 1---<NSThread: 0x600000273fc0>{number = 13, name = (null)}
 6 2018-03-30 11:06:28.076747+0800 StruggleSwift[1514:44962] 2---<NSThread: 0x600000273240>{number = 14, name = (null)}
 7 2018-03-30 11:06:32.059499+0800 StruggleSwift[1514:44962] 2---<NSThread: 0x600000273240>{number = 14, name = (null)}
 8 2018-03-30 11:06:40.543141+0800 StruggleSwift[1514:37488] 3---<NSThread: 0x60000006fac0>{number = 1, name = main}
 9 2018-03-30 11:06:43.619775+0800 StruggleSwift[1514:37488] 3---<NSThread: 0x60000006fac0>{number = 1, name = main}
10 2018-03-30 11:06:43.620013+0800 StruggleSwift[1514:37488] group---end

现象看本质：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。

dispatch_get_global_queue(long identifier, unsigned long flags) 并行队列

简介：

long identifier: 作为线程的优先级使用；

- DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH: QOS_CLASS_USER_INITIATED

* - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT: QOS_CLASS_DEFAULT //当值为 0 时，表示默认

* - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW: QOS_CLASS_UTILITY

* - DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND: QOS_CLASS_BACKGROUND

unsigned long flags：未来变量来使用的；

线程优先级

 1 - (void) priority {
 2     dispatch_queue_t q1 = dispatch_queue_create("com.q1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
 3     dispatch_queue_t q2 = dispatch_queue_create("com.q2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
 4     dispatch_queue_t q3 = dispatch_queue_create("com.q3", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
 5     
 6     //设置优先级
 7     dispatch_set_target_queue(q1, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW, 0));
 8     
 9     dispatch_async(q1, ^{
10         NSLog(@"1");  //优先级降低了
11     });
12     dispatch_async(q2, ^{
13         NSLog(@"2");
14     });
15     dispatch_async(q3, ^{
16         sleep(1);
17         NSLog(@"3");
18     });
19 }

View Code

打印结果：

1 2018-06-25 00:00:02.643135+0800 BlockTest[1304:102000] 2
2 2018-06-25 00:00:02.643161+0800 BlockTest[1304:101997] 1
3 2018-06-25 00:00:03.644093+0800 BlockTest[1304:101998] 3

栅栏

 1 - (void) barrier {
 2 //    dispatch_get_global_queue(0, 0);不能使用全局和串行队列，否则它只能是异步的，没什么用了。必须是自定义并发的队列
 3     dispatch_queue_t q = dispatch_queue_create("com.barrier", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
 4     dispatch_async(q, ^{
 5         NSLog(@"1");
 6     });
 7     dispatch_async(q, ^{
 8         NSLog(@"2");
 9     });
10     
11 //    像一个栅栏一样，把上下两部分隔开，都是随机的
12     dispatch_barrier_async(q, ^{
13         NSLog(@"barrier");
14     });
15     
16     dispatch_async(q, ^{
17         NSLog(@"3");
18     });
19     dispatch_async(q, ^{
20         NSLog(@"4");
21     });
22 }

View Code

打印结果：

2018-06-25 08:24:31.630939+0800 BlockTest[1005:24509] 1
2018-06-25 08:24:31.630946+0800 BlockTest[1005:24515] 2
2018-06-25 08:24:31.631125+0800 BlockTest[1005:24515] barrier
2018-06-25 08:24:31.631448+0800 BlockTest[1005:24515] 3
2018-06-25 08:24:31.631452+0800 BlockTest[1005:24509] 4

线程安全

线程安全：内存的数据被多个线程读写，出现的结果是可遇见的

锁：保护线程安全

锁：确保只有一条线程在读取数据

锁的种类以及性能图：

OSSpinLock 自旋锁(虽然已经被证明不安全优先级翻转)，性能最高的锁。原理很简单，就是一直 do while 忙等。它的缺点是当等待时会消耗大量 CPU 资源，所以它不适用于较长时间的任务。对于内存缓存的存取来说，它非常合适。

dispatch_semaphore 是信号量，但当信号总量设为 1 时也可以当作锁来。在没有等待情况出现时，它的性能比 pthread_mutex 还要高，但一旦有等待情况出现时，性能就会下降许多。相对于 OSSpinLock 来说，它的优势在于等待时不会消耗 CPU 资源。对磁盘缓存来说，它比较合适。

线程不安全：

 1 - (void) synchronized {
 2     dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
 3         NSLog(@"1");
 4         sleep(2);
 5         NSLog(@"1 ok");
 6     });
 7     
 8     dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
 9         NSLog(@"2");
10         sleep(2);
11         NSLog(@"2 ok");
12     });
13 }

打印结果：

2018-06-25 08:35:42.019703+0800 BlockTest[1088:30404] 2
2018-06-25 08:35:42.019731+0800 BlockTest[1088:30405] 1
2018-06-25 08:35:44.023813+0800 BlockTest[1088:30404] 2 ok
2018-06-25 08:35:44.023812+0800 BlockTest[1088:30405] 1 ok

线程安全：

synchronized 锁(互斥锁[也叫同步锁]：其他线程)：简单，效率最低

 1 - (void) synchronized {
 2     dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
 3         @synchronized(self) {
 4             NSLog(@"1");
 5             sleep(2);
 6             NSLog(@"1 ok");
 7         }
 8     });
 9     
10     dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
11         @synchronized(self) {
12             NSLog(@"2");
13             sleep(2);
14             NSLog(@"2 ok");
15         }
16     });
17 }

打印结果：

1 2018-06-25 08:46:40.233467+0800 BlockTest[1181:36806] 1
2 2018-06-25 08:46:42.239071+0800 BlockTest[1181:36806] 1 ok
3 2018-06-25 08:46:42.239650+0800 BlockTest[1181:36808] 2
4 2018-06-25 08:46:44.239926+0800 BlockTest[1181:36808] 2 ok

@synchronzied 若使用不当，可能会造成死锁。请看这里。

GCD 信号量(自旋锁：其他线程正在执行我们锁定的代码，其他线程就会进入死循环，处在等待中。)：dispatch_semaphore

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1
dispatch_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：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：

保持线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务
保证线程安全，为线程加锁

Demo

 1 - (void) semaphore {
 2     dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1); //这个1代表多少条并发数，写为1，确保1个线程在走
 3     dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
 4         dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);  // 加锁,本来信号量是 1，在这里是 -1
 5         NSLog(@"1");
 6         sleep(2);
 7         NSLog(@"1 ok");
 8         dispatch_semaphore_signal(semaphore); //解锁， 信号量 +1， 信号量 >=0 ,才可以执行其中的代码块
 9     });
10     
11     dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
12         dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
13         NSLog(@"2");
14         sleep(2);
15         NSLog(@"2 ok");
16         dispatch_semaphore_signal(semaphore);
17     });
18 }

打印结果：

1 2018-06-25 09:00:51.991505+0800 BlockTest[1293:44721] 1
2 2018-06-25 09:00:53.992362+0800 BlockTest[1293:44721] 1 ok
3 2018-06-25 09:00:53.992792+0800 BlockTest[1293:44720] 2
4 2018-06-25 09:00:55.998304+0800 BlockTest[1293:44720] 2 ok

Dispatch Semaphore 线程同步

进行开发时，会遇到这种情况：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。

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。

 1 //semaphore 线程同步
 2 - (void)semaphoreSync {
 3     
 4     NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
 5     NSLog(@"semaphore---begin");
 6     
 7     dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
 8     dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
 9     
10     __block int number = 0;
11     dispatch_async(queue, ^{
12         // 追加任务1
13         [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
14         NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
15         
16         number = 100;
17         
18         dispatch_semaphore_signal(semaphore);
19     });
20     
21     dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
22     NSLog(@"semaphore---end,number = %zd",number);
23 }

View Code

打印结果：

1 2018-03-31 12:28:40.177072+0800 StruggleSwift[6521:334246] currentThread---<NSThread: 0x600000076100>{number = 1, name = main}
2 2018-03-31 12:28:40.829169+0800 StruggleSwift[6521:334246] semaphore---begin
3 2018-03-31 12:28:56.402609+0800 StruggleSwift[6521:335300] 1---<NSThread: 0x604000278300>{number = 3, name = (null)}
4 2018-03-31 12:29:03.504049+0800 StruggleSwift[6521:334246] semaphore---end,number = 100
5 <-------------------------线程结束-------------------------->

分析原因：

semaphore---end 是在执行完 number = 100; 之后才打印的。而且输出结果 number 为 100。

这是因为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。

Dispatch Semaphore 线程安全和线程同步（为线程加锁）

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。

非线程安全（不使用 semaphore）

 1 //非线程安全：不使用 semaphore
 2 //初始化火车票数量、卖票窗口(非线程安全)、并开始卖票
 3 - (void)initTicketStatusNotSave {
 4     NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
 5     NSLog(@"semaphore---begin");
 6     
 7     self.ticketSurplusCount = 10;
 8     
 9     // queue1 代表北京火车票售卖窗口
10     dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
11     // queue2 代表上海火车票售卖窗口
12     dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
13     
14     __weak typeof(self) weakSelf = self;
15     dispatch_async(queue1, ^{
16         [weakSelf saleTicketNotSafe];
17     });
18     
19     dispatch_async(queue2, ^{
20         [weakSelf saleTicketNotSafe];
21     });
22 }
23 
24 //售卖火车票(非线程安全)
25 - (void)saleTicketNotSafe {
26     while (1) {
27         
28         if (self.ticketSurplusCount > 0) {  //如果还有票，继续售卖
29             self.ticketSurplusCount--;
30             NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%d 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
31             [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
32         } else { //如果已卖完，关闭售票窗口
33             NSLog(@"所有火车票均已售完");
34             break;
35         }
36         
37     }
38 }

View Code

打印结果：

 1 <-----------------2018-03-31 12:54:10.615223+0800 StruggleSwift[7198:360710] 剩余票数：9 窗口：<NSThread: 0x60800026e2c0>{number = 5, name = (null)}
 2 --------线程结束-------------------------->
 3 2018-03-31 12:54:13.731504+0800 StruggleSwift[7198:361763] 剩余票数：8 窗口：<NSThread: 0x60800026d300>{number = 6, name = (null)}
 4 2018-03-31 12:54:13.936378+0800 StruggleSwift[7198:361763] 剩余票数：6 窗口：<NSThread: 0x60800026d300>{number = 6, name = (null)}
 5 2018-03-31 12:54:13.936379+0800 StruggleSwift[7198:360710] 剩余票数：7 窗口：<NSThread: 0x60800026e2c0>{number = 5, name = (null)}
 6 2018-03-31 12:54:14.140956+0800 StruggleSwift[7198:361763] 剩余票数：4 窗口：<NSThread: 0x60800026d300>{number = 6, name = (null)}
 7 2018-03-31 12:54:14.140956+0800 StruggleSwift[7198:360710] 剩余票数：5 窗口：<NSThread: 0x60800026e2c0>{number = 5, name = (null)}
 8 2018-03-31 12:54:14.345573+0800 StruggleSwift[7198:361763] 剩余票数：2 窗口：<NSThread: 0x60800026d300>{number = 6, name = (null)}
 9 2018-03-31 12:54:14.345573+0800 StruggleSwift[7198:360710] 剩余票数：3 窗口：<NSThread: 0x60800026e2c0>{number = 5, name = (null)}
10 2018-03-31 12:54:14.549357+0800 StruggleSwift[7198:360710] 剩余票数：0 窗口：<NSThread: 0x60800026e2c0>{number = 5, name = (null)}
11 2018-03-31 12:54:14.549367+0800 StruggleSwift[7198:361763] 剩余票数：1 窗口：<NSThread: 0x60800026d300>{number = 6, name = (null)}
12 2018-03-31 12:54:14.753734+0800 StruggleSwift[7198:360710] 所有火车票均已售完
13 2018-03-31 12:54:18.034888+0800 StruggleSwift[7198:361763] 所有火车票均已售完

View Code

结论：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。

线程安全（使用 semaphore 加锁）

 1 //线程安全：使用 semaphore 加锁
 2 //初始化火车票数量、卖票窗口(线程安全)、并开始卖票
 3 - (void)initTicketStatusSave {
 4     NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
 5     NSLog(@"semaphore---begin");
 6     
 7     semaphoreLock = dispatch_semaphore_create(1);
 8     
 9     self.ticketSurplusCount = 10;
10     
11     // queue1 代表北京火车票售卖窗口
12     dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
13     // queue2 代表上海火车票售卖窗口
14     dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue2", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
15     
16     __weak typeof(self) weakSelf = self;
17     dispatch_async(queue1, ^{
18         [weakSelf saleTicketSafe];
19     });
20     
21     dispatch_async(queue2, ^{
22         [weakSelf saleTicketSafe];
23     });
24 }
25 
26 //售卖火车票(线程安全)
27 - (void)saleTicketSafe {
28     while (1) {
29         // 相当于加锁
30         dispatch_semaphore_wait(semaphoreLock, DISPATCH_TIME_FOREVER);
31         
32         if (self.ticketSurplusCount > 0) {  //如果还有票，继续售卖
33             self.ticketSurplusCount--;
34             NSLog(@"%@", [NSString stringWithFormat:@"剩余票数：%d 窗口：%@", self.ticketSurplusCount, [NSThread currentThread]]);
35             [NSThread sleepForTimeInterval:0.2];
36         } else { //如果已卖完，关闭售票窗口
37             NSLog(@"所有火车票均已售完");
38             
39             // 相当于解锁
40             dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock);
41             break;
42         }
43         
44         // 相当于解锁
45         dispatch_semaphore_signal(semaphoreLock);
46     }
47 }

View Code

打印结果：

 1 2018-03-31 13:02:06.952639+0800 StruggleSwift[7598:371177] currentThread---<NSThread: 0x604000061980>{number = 1, name = main}
 2 2018-03-31 13:02:06.952836+0800 StruggleSwift[7598:371177] semaphore---begin
 3 <-------------------------线程结束-------------------------->
 4 2018-03-31 13:02:06.953153+0800 StruggleSwift[7598:371672] 剩余票数：9 窗口：<NSThread: 0x60c00027b540>{number = 3, name = (null)}
 5 2018-03-31 13:02:07.158734+0800 StruggleSwift[7598:371248] 剩余票数：8 窗口：<NSThread: 0x600000076dc0>{number = 4, name = (null)}
 6 2018-03-31 13:02:07.362105+0800 StruggleSwift[7598:371672] 剩余票数：7 窗口：<NSThread: 0x60c00027b540>{number = 3, name = (null)}
 7 2018-03-31 13:02:07.567641+0800 StruggleSwift[7598:371248] 剩余票数：6 窗口：<NSThread: 0x600000076dc0>{number = 4, name = (null)}
 8 2018-03-31 13:02:07.769686+0800 StruggleSwift[7598:371672] 剩余票数：5 窗口：<NSThread: 0x60c00027b540>{number = 3, name = (null)}
 9 2018-03-31 13:02:07.975049+0800 StruggleSwift[7598:371248] 剩余票数：4 窗口：<NSThread: 0x600000076dc0>{number = 4, name = (null)}
10 2018-03-31 13:02:08.175885+0800 StruggleSwift[7598:371672] 剩余票数：3 窗口：<NSThread: 0x60c00027b540>{number = 3, name = (null)}
11 2018-03-31 13:02:08.377316+0800 StruggleSwift[7598:371248] 剩余票数：2 窗口：<NSThread: 0x600000076dc0>{number = 4, name = (null)}
12 2018-03-31 13:02:08.582909+0800 StruggleSwift[7598:371672] 剩余票数：1 窗口：<NSThread: 0x60c00027b540>{number = 3, name = (null)}
13 2018-03-31 13:02:08.786384+0800 StruggleSwift[7598:371248] 剩余票数：0 窗口：<NSThread: 0x600000076dc0>{number = 4, name = (null)}
14 2018-03-31 13:02:08.987007+0800 StruggleSwift[7598:371672] 所有火车票均已售完
15 2018-03-31 13:02:08.987249+0800 StruggleSwift[7598:371248] 所有火车票均已售完

View Code

考虑了线程安全的情况下，使用 dispatch_semaphore
机制之后，得到的票数是正确的，没有出现混乱的情况。我们也就解决了多个线程同步的问题。

线程不安全：

1 - (void) test2 {
2     _number = 0;
3     dispatch_apply(100000, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
4         self.number ++;
5     });
6     
7     NSLog(@"number = %d", self.number);
8 }

打印结果：

2018-06-25 09:46:44.002556+0800 BlockTest[1704:68408] number = 66782

结论：

atomic：原子性

　　　　原子- 不可再划分，已经最小的一个操作单位(内存的读写)，set方法加锁

　　　　使用atomic不一定安全，当线程数量开到100000，它会消耗性能

使用场景：适用于简单set/get方法操作，也就是只有一个set/get方法。当多个set/get方法操作时，它就不适合了，例如：self.number ++

natomic: UIKit的类使用它，因为UIKit没有使用多线程。

线程安全：

NSLock

 1 @property(atomic, assign) int number;
 2 
 3 
 4 - (void) test2 {
 5     _number = 0;
 6     NSLock *lock = [[NSLock alloc] init];
 7     dispatch_apply(100000, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t index) {
 8         [lock lock];
 9         self.number ++;
10         [lock unlock];
11     });
12     
13     NSLog(@"number = %d", self.number);
14 }

打印结果:

2018-06-25 09:49:48.568766+0800 BlockTest[1734:70803] number = 100000

参考资料：

自旋锁和互斥锁的理解

上一篇:GCD(II)

下一篇:GCD(IV)

posted @ 2018-03-28 16:58 Harely 阅读(333) 评论(0) 编辑收藏举报

刷新页面返回顶部