iOS多线程：GCD使用介绍

背景

最近作者在进行多线程问题排查和整理时，发现了好多问题都是由于GCD的使用不规范造成的，因此在这里主要分享GCD的使用方法，希望大家能够在测试时更早发现问题。

GCD简介

GCD 为苹果推出的多核编程解决方案，它不仅能够自动利用多个核心处理数据，还能够自动管理生命周期，不需要程序猿手动管理。在日常的编程中十分常用。其优点如下：

• GCD 可用于多核的并行运算；
• GCD 会自动利用更多的 CPU 内核（比如双核、四核）；
• 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）；
• 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。

GCD 任务和队列

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』 和 『异步执行』。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。

• 同步执行（sync）：
  • 同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列里面的任务完成之后再继续执行。
  • 只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。
• 异步执行（async）：
  • 异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。
  • 可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力。

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。

• 串行队列（Serial Dispatch Queue）：
  • 每次只有一个任务被执行。让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
• 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：
  • 可以让多个任务并发（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）

两者具体区别如下两图所示：

GCD 的使用步骤

GCD 的使用步骤其实很简单，只有两步：

1. 创建一个队列（串行队列或并发队列）；
2. 将任务追加到任务的等待队列中，然后系统就会根据任务类型执行任务（同步执行或异步执行）。

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。

1. 创建队列

可以使用 dispatch_queue_create 方法来创建队列。该方法需要传入两个参数：

• 第一个参数表示队列的唯一标识符，用于 DEBUG，可为空。队列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

2. 任务的创建方法

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），如果当前代码默认放在主队列中，我们也有两种特殊的组合方式。于是我们就有了六种不同的组合方式。这四种不同的组合方式是：

同步执行 + 并发队列 异步执行 + 并发队列 同步执行 + 串行队列 异步执行 + 串行队列 同步执行 + 主队列 异步执行 + 主队列

我们先来考虑最基本的使用，也就是当前线程为 『主线程』 的环境下，『不同队列』+『不同任务』 简单组合使用的不同区别。暂时不考虑 『队列中嵌套队列』 的这种复杂情况。

『主线程』中，『不同队列』+『不同任务』简单组合的区别：

总结

GCD的使用看起来非常简单，但是在实际使用当中必须要严格遵循队列和任务的关系，以及内部数据的线程安全，防止出现概率崩溃及锁死的情况。GCD虽然非常好用，但也意味着其产生问题时会造成更大的影响，希望大家在测试过程中重点关注。