iOS - 多线程-GCD

1. 常见多线程方案

NSThread、GCD、NSOperation底层都依赖于pthread

2. GCD

2.1 GCD的常见函数

GCD中有2个用来执行任务的函数

• 用同步的方式执行任务
  dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

  1. queue：队列
  2. block：任务

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

• GCD源码：https://github.com/apple/swift-corelibs-libdispatch

2.2 GCD的队列

2.2.1 GCD的队列可以分为2大类型

• 并发队列（Concurrent Dispatch Queue）

  1. 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）
  2. 并发功能只有在异步（dispatch_async）函数下才有效

• 串行队列（Serial Dispatch Queue）

  1. 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）

2.3 容易混淆的术语

2.4.1 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：在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力
• • 异步：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

2.4 各种队列的执行效果

• 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（产生死锁）

3. 死锁

3.1 死锁示例

// 问题：以下代码是在主线程执行的，会不会产生死锁？
NSLog(@"执行任务1");
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
dispatch_sync(queue, ^{
   NSLog(@"执行任务2");
});
NSLog(@"执行任务3");

3.2 死锁分析

如上代码

• 正常情况应该是顺序执行任务1、任务2、任务3
• 任务2使用dispatch_sync同步执行方式，放入主线程队列，因此任务2需要排队等待前面的任务执行完成后才执行
• 但是当前方法体viewDidLoad可以认为就是一个任务在执行，但是执行到任务2的dispatch_sync处，会等待dispatch_sync执行完成再继续往下执行
• 此时，相当于任务2等待当前执行任务执行完成，当前执行任务也在等待任务2执行完成，相互等待因此造成线程死锁

3.3 其他示例

3.3.1 interview02

- (void)interview02 {
    // 问题：interview01中的sync，改成 async。会不会产生死锁？不会！
    /* 打印日志：
        执行任务1
        执行任务3
        执行任务2
     */
    NSLog(@"执行任务1");
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"执行任务2");
    });
    NSLog(@"执行任务3");
}

3.3.2 interview03

- (void)interview03 {
    // 会不会产生死锁？会！
    /*
     分析：
     执行任务2 后，同步等待任务2 执行，但是因为queue是串行的，所以会相互等待
     */
    NSLog(@"执行任务1");
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"执行任务2");
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"执行任务3");
        });
        NSLog(@"执行任务4");
    });
    NSLog(@"执行任务5");
}

3.3.3 interview04

- (void)interview04 {
    // interview03改为并发队列（DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT），会不会死锁？不会！
    NSLog(@"执行任务1");
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("myqueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"执行任务2");
        dispatch_sync(queue, ^{
            NSLog(@"执行任务3");
        });
        NSLog(@"执行任务4");
    });
    NSLog(@"执行任务5");
}

4. 案例

4.1 案例1

如下代码打印什么：

- (void)test {
    NSLog(@"2");
}

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1");
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:0];
        NSLog(@"3");
    });
}

打印结果：

观察到，2不会打印

去掉dispatch_async又会怎么样

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    NSLog(@"1");
    [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:0];
    NSLog(@"3");
}

这时候都有打印，只不过打印顺序1>3>2

接着，回到dispatch_async里执行，但是把afterDelay去掉

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"1");
        [self performSelector:@selector(test) withObject:nil];
        NSLog(@"3");
    });
}

打印结果是1>2>3，这次打印顺序是正常的

4.2 分析

上面的例子中，主要是考察runloop与多线程的相关知识

• 首先，在dispatch_async中使用- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(nullable id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay;方法来执行，使用afterDelay:0看似是在没有延迟的情况下执行，实际上因为该方法是基于 runloop的，相当于往runloop添加一个定时器，但是因为此时我们是在子线程中执行的，子线程中的runloop默认不会开启，所以test方法没有执行。我们尝试开启runloop

dispatch_async(queue, ^{
    NSLog(@"1");
    [self performSelector:@selector(test) withObject:nil afterDelay:0];
    NSLog(@"3");
    
    [[NSRunLoop currentRunLoop] addPort:[[NSPort alloc]init] forMode:NSDefaultRunLoopMode];
    [[NSRunLoop currentRunLoop] runMode:NSDefaultRunLoopMode beforeDate:[NSDate distantFuture]];
});

可以看到，2打印了

• 接着，我们去掉了dispatch_async，发现打印结果是1>3>2，为什么3会比2先打印的？
  使用afterDelay:0看似是在没有延迟的情况下执行，实际上因为该方法是基于 runloop的定时器，虽然没有延迟设置为 0，但是runloop的定时器是在被唤醒的时候处理定时器的，但是在进入休眠之前会处理完点击事件，因此看到的打印结果是1、3先打印，然后打印2
  

• 最后，回到dispatch_async中执行，只不过使用的是- (id)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)object;方法来执行，查看源码
  
  该方法实际是直接使用objc_msgSend方法执行，相当于我们直接[self test]这样调用方法，所以这时候打印顺序是正常的1>2>3

5. 拓展

GNUstep

GNUstep是GNU计划的项目之一，它将Cocoa的OC库重新开源实现了一遍

源码地址：https://gnustep.github.io/resources/downloads.html

虽然GNUstep不是苹果官方源码，但还是具有一定的参考价值

@oubijiexi