GCD

2021-10-17 21:53:37

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

GCD的优势：

GCD 是苹果公司为多核的并行运算提出的解决方案；
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 中的 2 个核心概念是哪些？

任务：执行什么操作；
队列：用来存放任务；

GCD 的使用就 2 个步骤是？

定制任务；
确定想做的事情；
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；

执行任务

GCD 中有 2 个用来执行任务的常用函数

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

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;

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;

队列的类型

GCD 的队列可以分为 2 大类型

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;
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）;

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：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;

创建队列

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("DevM.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

GCD默认已经提供了全局的并发队列，供整个应用使用，可以无需手动创建
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

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

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("DevM.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();

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

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
        });
});

延时执行

iOS常见的延时执行方法有三种：

调用NSObject的方法

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

使用GCD函数

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
    // 2秒后异步执行这里的代码；
});

使用NSTimer

[NSTimer scheduledTimerWithTimeInterval:2.0 target:self selector:@selector(run) userInfo:nil repeats:NO];

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）；
});

定时器

// 创建Timer
self.timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
// 设置定时器的触发时间（1秒后）和时间间隔（每隔2秒）
dispatch_source_set_timer(self.timer, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1 * NSEC_PER_SEC), 2 * NSEC_PER_SEC, 0);
// 设置回调
dispatch_source_set_event_handler(self.timer, ^{
    NSLog(@"Timer %@", [NSThread currentThread]);
});
// 开始定时器
dispatch_resume(self.timer);

取消定时器

dispatch_cancel(self.timer);
self.timer = nil;

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
});

队列组

有这样的需求：

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...
});

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）；

单例模式在 ARC \ MRC 环境下的写法有所不同，需要编写 2 套不同的代码
可以用宏判断是否为 ARC 环境

#if __has_feature(objc_arc)
// ARC
#else
// MRC
#endif

ARC 环境下中，单例模式的实现:

在.m中保留一个全局的static的实例

static id _instance;

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;
}

提供1个类方法让外界访问唯一的实例

+ (instancetype)sharedInstance
{
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        _instance = [[self alloc] init];
    });
    return _instance;
}

实现copyWithZone:方法

- (id)copyWithZone:(struct _NSZone *)zone
{
    return _instance;
}

MRC 环境下中，单例模式的实现

比ARC多了几个步骤;

实现内存管理方法:

- (id)retain { return self; }
- (NSUInteger)retainCount { return 1; }
- (oneway void)release {}
- (id)autorelease { return self; }

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