GCD死锁的5种案例测试
来源: https://my.oschina.net/doxing/blog/618132

/* 
 阐述:
 1. 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更加底层，
 虽然现象苹果极力的推荐使用NSOperation来解决多线程问题, 
 但是,就目前市场上大部分企业的iOS开发团队而言, GCD仍然还是大头, NSOperation也只会逐步的来替代GCD, 
 因此在开线程的时候,如果不注意也会导致一些问题, 比如死锁。
 
 2.什么是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。
 于是大家都完不成，就导致了死锁（DeadLock）。
 
 对于部分新手来说, 可能认为GCD死锁是很高端的操作系统层面的问题，离我很远，一般不会遇上。
 其实这种想法是非常错误的，因为只要简单三行代码（如果愿意，甚至写在一行就可以）就可以人为创造出死锁的情况,如:
 
 int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^(void){
            NSLog(@"这里死锁了");
        });
    }
    return 0;
 }
 
 3. 要理解GCD死锁,必须先理解GCD的几个概念:
 &3.1串行与并行
 串行和并行都是相对于队列而言的 -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：可以同时调度多个任务
 
 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。
 
 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？ 
 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。 
 串行和并行就简单说到这里，关于它们的技术点其实还有很多，可以自行了解。
 
 &3.2 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；
 而异步线程则是不用等待。 仅凭这几句话还是很难理解，所以可以多准备几个案例，边分析边理解。
 
 &3.3 GCD API
 GCD API很多，这里仅介绍本文用到的。
 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
 除此之外，还可以自己生成队列
 // 从DISPATCH_QUEUE_SERIAL看出，这是串行队列
    dispatch_queue_create("com.demo.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
 // 同理，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

 */

- (void)touchesBegan:(NSSet<UITouch *> *)touches withEvent:(UIEvent *)event {
    
    // 案例1: 同步sync,串行serial, [同步sync,主队列main_queue(特殊的串行队列)]
    //[self deadLockSyncSerial];
    
    // 案例2(没锁): 同步sync,并发concurrent, [同步sync,全局队列global_queue(特殊的串行队列)]
    //[self deadLockSyncConcurrent];
    
    // 案例3: 异步async,同步sync,串行serial嵌套,
    //[self deadLockSyncAsyncSerial];
    
    // 案例4(没锁): 异步async,全局global(并发队列ConCurrent),同步sync,主线程main, [异步下载,同步回主线程刷UI]
    [self deadLockAsyncGlobalSyncMain];
    
    // 案例5: 异步async,全局global(并发队列ConCurrent),同步sync,主线程main,while死循环
    //[self deadLockAsyncGlobalSyncMainThenWhile];
}

#pragma mark - 案例1: 同步sync,串行serial, [同步sync,主队列main(特殊的串行队列)]
- (void)deadLockSyncSerial {
    NSLog(@"deadLockSyncSerial 任务1... %@", [NSThread currentThread]); // 1
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{ // 此处同步sync,主队列main(串行serial),死锁
        NSLog(@"deadLockSyncSerial 任务2... %@", [NSThread currentThread]); // x
    });
    NSLog(@"deadLockSyncSerial 任务3 ... %@", [NSThread currentThread]); // 3
}
/**
 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。
    【既然这样，那干脆就卡在这里吧】这就是死锁。
  */

#pragma mark - 案例2(没锁): 同步sync,并发concurrent, [同步sync,全局队列global(特殊的并发队列)]
- (void)deadLockSyncConcurrent {
    NSLog(@"deadLockSyncConcurrent 任务1... %@", [NSThread currentThread]); // 1
    dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ // 同步sync,全局global(并发ConCurrent)
        NSLog(@"deadLockSyncConcurrent 任务2... %@", [NSThread currentThread]); // 2
    });
    NSLog(@"deadLockSyncConcurrent 任务3... %@", [NSThread currentThread]); // 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。
 */

#pragma mark - 案例3: 异步async,同步sync,串行serial嵌套,
- (void)deadLockSyncAsyncSerial {
    char *queueName = "SerialQueue";
    dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create(queueName, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    
    NSLog(@"deadLockSyncAsyncSerial 任务1... %@", [NSThread currentThread]); // main输出
    dispatch_async(serialQueue, ^{
        NSLog(@"deadLockSyncAsyncSerial 任务2... %@", [NSThread currentThread]); // 新线程输出
        dispatch_sync(serialQueue, ^{ // 同步sync,串行serial,死锁
            NSLog(@"deadLockSyncAsyncSerial 任务3... %@", [NSThread currentThread]); // x
        });
        NSLog(@"deadLockSyncAsyncSerial 任务4... %@", [NSThread currentThread]); // x
    });
    NSLog(@"deadLockSyncAsyncSerial 任务5... %@", [NSThread currentThread]); // main输出
}

/*
 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。 
 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。
 */

#pragma mark - 案例4(没锁): 异步async,全局global(并发队列ConCurrent),同步sync,主线程main,[异步下载,同步回主线程刷UI]
- (void)deadLockAsyncGlobalSyncMain {
    NSLog(@"deadLockAsyncGlobalSyncMain 任务1... %@", [NSThread currentThread]); // main 1
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"任务2... %@", [NSThread currentThread]); // 新线程 2
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
            NSLog(@"任务3... %@", [NSThread currentThread]); // main 1
        });
        NSLog(@"任务4... %@", [NSThread currentThread]); // 新线程 3
    });
    NSLog(@"deadLockAsyncGlobalSyncMain 任务5... %@", [NSThread currentThread]); // main 5
}

/*
 分析： 
 这个案例,我相信大家都熟悉,没错,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。
 */

#pragma mark - 案例5: 异步async,全局global(并发队列ConCurrent),同步sync,主线程main,while死循环
- (void)deadLockAsyncGlobalSyncMainThenWhile {
    NSLog(@"deadLockAsyncGlobalSyncMainThenWhile 1... %@", [NSThread currentThread]); // main 1
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
        NSLog(@"async global 任务2... %@", [NSThread currentThread]); // 新线程 2
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{ // 阻塞
            NSLog(@"sync main 任务3... %@", [NSThread currentThread]); // x
        });
        NSLog(@"async global 任务4... %@", [NSThread currentThread]); // x 由于上面阻塞,此处也不执行
    });
    NSLog(@"deadLockAsyncGlobalSyncMain Before While 5... %@", [NSThread currentThread]); // main 5
    while (1) {
        // 此处的while循环,阻塞了主线程,后面的操作不在执行
        // 同时,前面使用同步sync方法添加到主线程队列main中的操作也被阻塞,不在执行
    }
    NSLog(@"deadLockAsyncGlobalSyncMain After While 6... %@", [NSThread currentThread]); // x
}

/*
 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:【任务1、异步线程、任务5、死循环、任务6】。

 在加入到Global Queue异步线程中的任务有：【任务2、同步线程、任务4】。
 首先任务1立即执行,然后就是异步线程，任务5不用等待，所以结果任务2和任务5顺序不一定。
 任务5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2后面的同步线程。
 同步线程中，将任务3加入到了主线程，并且，任务4等待任务3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3无法执行，当然任务4也无法执行，在死循环后的任务6也不会执行。
 最终，只能得到2和5顺序不定的结果。
 */