iOS多线程之GCD的执行原理

串行与并行

在使用GCD的时候,我们会把需要处理的任务放到Block中,然后将任务追加到相应的队列里面,这个队列,叫做Dispatch Queue。然而,存在于两种Dispatch Queue,一种是要等待上一个执行完,再执行下一个的Serial Dispatch Queue,这叫做串行队列;另一种,则是不需要上一个执行完,就能执行下一个的Concurrent Dispatch Queue,叫做并行队列。这两种,均遵循FIFO(先进先出)原则。

举一个简单的例子,在三个任务中输出1、2、3,串行队列输出是有序的1、2、3,但是并行队列的先后顺序就不一定了。

那么,并行队列又是怎么在执行呢?
虽然可以同时多个任务的处理,但是并行队列的处理量,还是要根据当前系统状态来。如果当前系统状态最多处理2个任务,那么1、2会排在前面,3什么时候操作,就看1或者2谁先完成,然后3接在后面。

同步与异步

串行与并行针对的是队列,而同步与异步,针对的则是线程。最大的区别在于,同步线程要阻塞当前线程,必须要等待同步线程中的任务执行完,返回以后,才能继续执行下一任务,整个过程是不会创建新线程的;而异步线程则是不用等待,会在新开启的线程中执行任务(执行主队列的任务除外,主队列的任务在主线程中执行)。

通过案例明白GCD的执行原理

案例一:

NSLog(@"1"); // 任务1

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

    NSLog(@"2"); // 任务2
});

NSLog(@"3"); // 任务3

输出结果:
1

分析:
首先执行任务1,这是肯定没问题的,只是接下来,程序遇到了同步线程,那么它会进入等待,等待任务2执行完,然后执行任务3。但这是队列,有任务来,当然会将任务加到队尾,然后遵循FIFO原则执行任务。那么,现在任务2就会被加到最后,任务3排在了任务2前面,问题来了:
任务3要等任务2执行完才能执行,任务2又排在任务3后面,意味着任务2要在任务3执行完才能执行,所以他们进入了互相等待的局面。【既然这样,那干脆就卡在这里吧】这就是死锁。

案例二:

NSLog(@"1"); // 任务1

dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{

    NSLog(@"2"); // 任务2
});

NSLog(@"3"); // 任务3

输出结果:
1
2
3

分析:
首先执行任务1,接下来会遇到一个同步线程,程序会进入等待。等待任务2执行完成以后,才能继续执行任务3。从dispatch_get_global_queue可以看出,任务2被加入到了全局的并行队列中,当并行队列执行完任务2以后,返回到主队列,继续执行任务3。

案例三:

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.demo.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

NSLog(@"1"); // 任务1

dispatch_async(queue, ^{

    NSLog(@"2"); // 任务2

    dispatch_sync(queue, ^{  

        NSLog(@"3"); // 任务3

    });

    NSLog(@"4"); // 任务4

});

NSLog(@"5"); // 任务5(会在主线程中执行)

输出结果:
1
5
2
// 5和2的顺序不一定

分析:
这个案例没有使用系统提供的串行或并行队列,而是自己通过dispatch_queue_create函数创建了一个DISPATCH_QUEUE_SERIAL的串行队列。执行任务1;遇到异步线程,将【任务2、同步线程、任务4】加入串行队列中。因为是异步线程,所以在主线程中的任务5不必等待异步线程中的所有任务完成;因为任务5不必等待,所以2和5的输出顺序不能确定;任务2执行完以后,遇到同步线程,这时,将任务3加入串行队列;又因为任务4比任务3早加入串行队列,所以,任务3要等待任务4完成以后,才能执行。但是任务3所在的同步线程会阻塞,所以任务4必须等任务3执行完以后再执行。这就又陷入了无限的等待中,造成死锁。

案例四:

NSLog(@"1"); // 任务1

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

    NSLog(@"2"); // 任务2

    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

        NSLog(@"3"); // 任务3

    });

    NSLog(@"4"); // 任务4

});

NSLog(@"5"); // 任务5

输出结果:
1
2
5
3
4
// 5和2的顺序不一定

分析:
首先,将【任务1、异步线程、任务5】加入Main Queue中,异步线程中的任务是:【任务2、同步线程、任务4】。所以,先执行任务1,然后将异步线程中的任务加入到Global Queue中,因为异步线程,所以任务5不用等待,结果就是2和5的输出顺序不一定。然后再看异步线程中的任务执行顺序。任务2执行完以后,遇到同步线程。将同步线程中的任务加入到Main Queue中,这时加入的任务3在任务5的后面。当任务3执行完以后,没有了阻塞,程序继续执行任务4。

案例五

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

    NSLog(@"1"); // 任务1

    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

        NSLog(@"2"); // 任务2

    });

    NSLog(@"3"); // 任务3

});

NSLog(@"4"); // 任务4

while (1) {

}

NSLog(@"5"); // 任务5

输出结果:
1
4
// 1和4的顺序不一定

分析:
和上面几个案例的分析类似,先来看看都有哪些任务加入了Main Queue:【异步线程、任务4、死循环、任务5】。在加入到Global Queue异步线程中的任务有:【任务1、同步线程、任务3】。第一个就是异步线程,任务4不用等待,所以结果任务1和任务4顺序不一定。任务4完成后,程序进入死循环,Main Queue阻塞。但是加入到Global Queue的异步线程不受影响,继续执行任务1后面的同步线程。同步线程中,将任务2加入到了主线程,并且,任务3等待任务2完成以后才能执行。这时的主线程,已经被死循环阻塞了。所以任务2无法执行,当然任务3也无法执行,在死循环后的任务5也不会执行。

在网上查阅了很多相关质料,一直对GCD执行原理有点模糊,直到看到下面这篇文章醍醐灌顶,感谢这篇文章的作者,本文大部分内容摘自其中,本文的主要目的也是为了帮助自己熟悉知识点及以后回顾,没有任何其它意图
http://www.superqq.com/blog/2015/10/16/five-case-know-gcd/

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