主线程中也不绝对安全的 UI 操作

从最初开始学习 iOS 的时候，我们就被告知 UI 操作一定要放在主线程进行。这是因为 UIKit 的方法不是线程安全的，保证线程安全需要极大的开销。那么问题来了，在主线程中进行 UI 操作一定是安全的么？

显然，答案是否定的!

在苹果的MapKit框架中，有一个叫做addOverlay的方法，它在底层实现的时候，不仅仅要求代码执行在主线程上，还要求执行在 GCD 的主队列上。这是一个极罕见的问题，但已经有人在使用 ReactiveCocoa 时踩到了坑，并提交了issue。

苹果的 Developer Technology Support 承认这是一个 bug。不管这是 bug 还是历史遗留设计，也不管是不是在钻牛角尖，为了避免再次掉进同样的坑，我认为都有必要分析一下问题发生的原因和解决方案。

GCD 知识复习

在 GCD 中，使用dispatch_get_main_queue()函数可以获取主队列。调用dispatch_sync()方法会把任务同步提交到指定的队列。

注意一下队列和线程的区别，他们之间并没有“拥有关系(ownership)”，当我们同步的提交一个任务时，首先会阻塞当前队列，然后等到下一次 runloop 时再在合适的线程中执行 block。

在执行 block 之前，首先会寻找合适的线程来执行block，然后阻塞这个线程，直到 block 执行完毕。寻找线程的规则是:任何提交到主队列的 block 都会在主线程中执行，在不违背此规则的前提下，文档还告诉我们系统会自动进行优化，尽可能的在当前线程执行 block。

顺便补充一句，GCD 死锁的充分条件是:“向当前队列重复同步提交 block”。从原理来看，死锁的原因是提交的 block 阻塞了队列，而队列阻塞后永远无法执行完dispatch_sync()，可见这里完全和代码所在的线程无关。

另一个例子也可以证明这一点，在主线程中向一个串行队列同步的派发 block，根据上文选择线程的原则，block 将在主线程中执行，但同样不会导致死锁:

dispatch_queue_tqueue=dispatch_queue_create("com.kt.deadlock",nil);

dispatch_sync(queue,^{

NSLog(@"current thread = %@",[NSThreadcurrentThread]);

});

// 输出结果:

// current thread = {number = 1, name = main}

原因分析

啰嗦了这么多，回到之前描述的 bug 中来。现在我们知道，即使是在主线程中执行的代码，也很可能不是运行在主队列中(反之则必然)。如果我们在子队列中调用MapKit的addOverlay方法，即使当前处于主线程，也会导致 bug 的产生，因为这个方法的底层实现判断的是主队列而非主线程。

更进一步的思考，有时候为了保证 UI 操作在主线程运行，如果有一个函数可以用来创建新的UILabel，为了确保线程安全，代码可能是这样:

-(UILabel *)labelWithText:(NSString *)text{

__blockUILabel *theLabel;

if([NSThreadisMainThread]){

theLabel=[[UILabelalloc]init];

[theLabelsetText:text];

}

else{

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(),^{

theLabel=[[UILabelalloc]init];

[theLabelsetText:text];

});

}

returntheLabel;

}

从严格意义上来讲，这样的写法不是 100% 安全的，因为我们无法得知相关的系统方法是否存在上述 Bug。

解决方案

由于提交到主队列的 block 一定在主线程运行，并且在 GCD 中线程切换通常都是由指定某个队列引起的，我们可以做一个更加严格的判断，即用判断是否处于主队列来代替是否处于主线程。

GCD 没有提供 API 来进行相应的判断，但我们可以另辟蹊径，利用dispatch_queue_set_specific和dispatch_get_specific这一组方法为主队列打上标记:

+(BOOL)isMainQueue{

staticconstvoid*mainQueueKey=@"mainQueue";

staticvoid*mainQueueContext=@"mainQueue";

staticdispatch_once_tonceToken;

dispatch_once(&onceToken,^{

dispatch_queue_set_specific(dispatch_get_main_queue(),mainQueueKey,mainQueueContext,nil);

});

returndispatch_get_specific(mainQueueKey)==mainQueueContext;

}

用isMainQueue方法代替[NSThread isMainThread]即可获得更好的安全性。

参考资料

Community bug reports about MapKit

GCD’s Main Queue vs Main Thread

ReactiveCocoa 中遇到类似的坑

Why can’t we use a dispatch_sync on the current queue?

http://www.cocoachina.com/bbs/read.php?tid=256781

http://blog.csdn.net/jiajiazzl/article/details/8978377

http://www.skyfox.org/ios-afnetworking-sync-request.html

http://stackoverflow.com/questions/12965946/returning-to-background-thread-from-uialertviewdelegate-callback

http://www.jianshu.com/p/5876db1de407

http://xiangwangfeng.com/2014/11/29/NSURLProtocol%E5%92%8CNSRunLoop%E7%9A%84%E9%82%A3%E4%BA%9B%E5%9D%91/