GCD死锁问题——图文讲解

一、什么是GCD？

GCD，全称 Grand Central Dispatch。可翻译为”牛逼的中枢调度器”。它是纯C语言的，提供了非常多强大的函数。 Grand是宏伟的、极重要的意思。

GCD是提供了功能强大的任务和队列控制功能，相比于NSOperation，GCD更加底层。

虽然现在苹果极力的推荐使用NSOperation来解决多线程问题，但是，就目前大部分的iOS开发团队而言，GCD仍然还是大头，NSOperation只会逐步地来替代GCD。因此在使用线程的时候，如果不注意也会导致一些问题，比如死锁。

二、什么是GCD死锁？

所谓死锁，通常指有两个线程A和B都卡住了。A在等B，B在等A，相互等待对方完成某些操作。A不能完成是因为它在等待B完成。但B也不能完成，因为它在等待A完成。于是大家都无法完成，就导致了死锁（DeadLock）。

如：

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^(void){
    NSLog(@"这里死锁了");
});

三、要理解GCD死锁，必须先理解GCD的几个概念

<1> 串行与并行

队列：负责调度任务
串行队列：一个接一个的调度任务
并发队列：多个任务同时调度

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。

队列一般存在于两种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原则，也就是先进先出原则。

如：

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？
并行队列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。

<2> 同步与异步

串行与并行针对的是队列。
同步与异步针对的是线程。
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；而异步线程则是不用等待。

<3> GCD API

系统标准提供的两个队列

// 全局队列，一个特殊的并行队列
dispatch_get_global_queue
// 主队列，在主线程中运行，因为主线程只有一个，所以这是一个特殊的串行队列
dispatch_get_main_queue

自己生成队列

// 从DISPATCH_QUEUE_SERIAL看出，这是串行队列
dispatch_queue_create("com.demo.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
// 从DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT看出，这是一个并行队列
dispatch_queue_create("com.demo.concurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

同步与异步线程的创建

dispatch_sync(..., ^(block)) // 同步线程 
dispatch_async(..., ^(block)) // 异步线程

四、案例与分析

案例一：当同步遇到了串行

NSLog(@"1");        // 任务1
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
    NSLog(@"2");    // 任务2
});
NSLog(@"3");        // 任务3

输出：

分析：

- dispatch_sync表示是一个同步线程；
- dispatch_get_main_queue表示运行在主线程中的主队列；
- 任务2是同步线程的任务。
- 任务3需要等待任务2结束之后再执行.

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
但这是主队列，是一个特殊的串行队列。
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，这就是死锁。

案例1分析.png

案例二：当同步遇到了并行

    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：

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2分析.png

案例三：同步异步都有

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

输出：

1 
5
2
// 2 和 5 的顺序不一定 , 3, 4, 没有输出

分析：

这个案例是自己通过dispatch_queue_create函数创建了一个DISPATCH_QUEUE_SERIAL的串行队列。
1.执行任务1
2.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
3.因为任务5不必等待，所以2和5的输出顺序不能确定
4.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
5.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3分析.png

案例四：异步遇到同步回主线程

  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：

1 
5
2
3
4
// 2 和 5 顺序不一定

分析：

这个案例应该都熟悉，这就是典型的异步加载数据，回调主线程更新UI那个案例

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又回调加入到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

从以上的分析来看，得到的几个结果：
1最先执行
2和5顺序不一定
4一定在3后面

案例4分析.png

案例五：当我们典型案例4，遇到了主线程上出现无限循环的时候

   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：

4
1 
// 1 和 4 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。

最终，只能得到1和4顺序不定的结果。

案例5分析.png

结语：GCD死锁问题，上面列举的5各案例，基本已经概括了GCD遇到的绝大多数情况了

链接：https://my.oschina.net/doxing/blog/618132?p=1