多线程编程

进程

进程是一个具有一定独立功能的程序关于某次数据集合的一次运行活动，每个进程都有自己独立的一块内存空间，进程是操作系统分配资源的基本单元.

进程是指在系统中正在运行的一个应用程序，就是一段程序的执行过程,我们可以理解为手机上 的一个 app

每个进程之间是独立的，每个进程均运行在其专用且受保护的内存空间内，拥有独立运行所需的全部资源。

线程

线程是进程中执行运算的最小单位，是进程中的一个实体。

线程是系统独立调度和分派的基本单位，线程自己不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源

一个进程至少有一个线程，应用程序启动的时候，系统会默认开启一条线程，也就是主线程。一个进程可以运行多个线程，多个线程可共享进程所拥有的全部资源。同一进程中的多个线程之间可以并发执行。

线程与进程的关系

• 线程是进程的执行单元，进程的所有任务都在线程中执行
• 线程作为调度和分配的基本单位，进程作为拥有资源的基本单位
• 一个程序可以对应多个进程(多进程)，一个进程中可有多个线程，但至少要有一条线程
• 同一个进程内的线程共享进程资源

CPU核

CPU的物理核数量 = 机子上装的CPU数量 * 每个CPU的物理核心数。

• 虚拟核：比如4核8线程，4核指的是CPU的物理核心。通过超线程技术，用一个物理核可以模拟出两个虚拟核，每个核两个线程，总数为8线程。在操作系统看来是8个核，但实际上只有4个物理核心。

• 单核CPU与多核CPU都是一个CPU，只是CPU上的核心数不同。多核CPU是多个单核CPU的代替方案，减少了体积和功耗。

• 一个核心只能同时执行一个线程。

• 线程的切换：CPU给线程分配时间片（分配给线程执行的时间）。执行完时间片后，会切换到另一个线程。切换之前，CPU会保存当前线程的状态。下次时间片再分配给这个线程时才会知道当前的状态。从保存线程A的状态再到切换到线程B并加载线程B的状态，这个过程就是上下文切换。上下文切换会消耗大量的CPU时间。

• 串行：多个任务按照顺序逐个执行，执行完一个才能执行另一个。

• 并发：指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个线程的指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个线程同时执行的效果。但是，在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个线程快速交替的执行。

GCD简介

Grand Central Dispatch（GCD） 是 Apple 开发的一个多核编程的较新的解决方法。它主要用于优化应用程序以支持多核处理器以及其他对称多处理系统。它是一个在线程池模式的基础上执行的并发任务。在 Mac OS X 10.6 雪豹中首次推出，也可在 iOS 4 及以上版本使用。《百度百科》

为什么我们要使用GCD

GCD的好处都有啥？

• 可用于多核的并行运算
• 会自动利用更多的CPU内核（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）
• 只需告诉其需要执行什么任务，不需要编写任何线程管理代码
• 如果在主线程中进行长时间的处理，会妨碍主线程中被称为RUNLoop的主循环，从而导致不能更新用户界面，应用的画面长时间停滞等问题，使用多线程编程，在长时间的处理时仍可保证用户界面的响应性能。
• 2. GCD 任务和队列

学习 GCD 之前，先来了解 GCD 中两个核心概念：『任务』 和 『队列』。

任务

就是执行操作的意思，换句话说就是你在线程中执行的那段代码。在 GCD 中是放在 block 中的。执行任务有两种方式：『同步执行』 和 『异步执行』。两者的主要区别是：是否等待队列的任务执行结束，以及是否具备开启新线程的能力。

同步执行（sync）：

同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列里面的任务完成之后再继续执行。
只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。

异步执行（async）：

异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。
可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力。
举个简单例子：你要打电话给小明和小白。
『同步执行』 就是：你打电话给小明的时候，不能同时打给小白。只有等到给小明打完了，才能打给小白（等待任务执行结束）。而且只能用当前的电话（不具备开启新线程的能力）。
『异步执行』 就是：你打电话给小明的时候，不用等着和小明通话结束（不用等待任务执行结束），还能同时给小白打电话。而且除了当前电话，你还可以使用其他一个或多个电话（具备开启新线程的能力）。

注意：异步执行（async）虽然具有开启新线程的能力，但是并不一定开启新线程。这跟任务所指定的队列类型有关（下面会讲）。

队列（Dispatch Queue）

这里的队列指执行任务的等待队列，即用来存放任务的队列。队列是一种特殊的线性表，采用FIFO（先进先出）的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。队列的结构可参考下图：

在 GCD 中有两种队列：『串行队列』 和 『并发队列』。两者都符合 FIFO（先进先出）的原则。两者的主要区别是：执行顺序不同，以及开启线程数不同。

串行队列（Serial Dispatch Queue）：

每次只有一个任务被执行。让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）

并发队列（Concurrent Dispatch Queue）：

可以让多个任务并发（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）
注意：并发队列 的并发功能只有在异步（dispatch_async）方法下才有效.
两者具体区别如下两图所示：

GCD如何使用

1. 创建一个队列
2. 将任务追加到等待队列中，根据任务类型执行任务（同步或异步）

队列的创建方法

使用dispatch_queue_create来创建队列
该方法需要传入两个参数，第一个事表示队列的唯一标识符，（DEBUG专用，可以不写，不过以后会希望当时写了），队列名称推荐使用应用程序id这种逆序全域名（该名称会在Xcode和Instrument的调试器中作为Dispatch Queue名称出现，也会出现在应用程序崩溃时所产生的CrashLog中。）
第二个参数是用来识别serial队列还是concurrent队列的DISPATCH_QUEUE_SERIAL DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT

// 串行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.GCD.SerialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并发队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.GCD.ConcurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

对于串行队列GCD提供了默认「主队列main dispatch queue」
所有放在主队列中的任务，都会放在主线程中执行
可使用dispatch_get_main_queue() 方法获得主队列
*主队列并不特殊，主队列实质上只是一个普通的串行队列，只是因为是默认的情况下，当前代码是放在主队列中的，然后主队列中的代码，又都会放到主线程中去执行，所以造成了主队列特殊的现象

//主队列方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

对于并发队列GCD默认提供了「全局并发队列global dispatch queue」
使用dispatch_get_global_queue方法来获取全局并发队列，需要传入两个参数

• 第一个表示队列的优先级，一般用DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT
• 第二个参数暂时没用，用0即可

// 全局并发队列的获取方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

任务创建的方法

GCD提供了同步执行任务的创建方法dispatch_sync
和异步任务的创建方法dispatch_async

// 同步执行任务创建方法
dispatch_sync(queue, ^{// 这里放同步执行任务代码
});
// 异步执行任务创建方法
dispatch_async(queue, ^{// 这里放异步执行任务代码
});

我们有两种队列，和两种任务，即有4中组合方式

同步执行 + 并发队列
异步执行 + 并发队列
同步执行 + 串行队列
异步执行 + 串行队列

又因为，我们有两种默认队列：全局并发队列，主队列。
全局并发队列可以作为普通并发队列来使用。但是当前代码默认放在主队列中，所以主队列很有必要专门来研究一下，所以我们就又多了两种组合方式。这样就有六种不同的组合方式了。

同步执行 + 主队列
异步执行 + 主队列

我们先来考虑最基本的使用，也就是当前线程为主线程的情况下，不同队列+不同任务的简单组合使用的不同区别，暂时不考虑队列嵌套队列的复杂情况

注意：从上边可看出： 『主线程』 中调用 『主队列』+『同步执行』 会导致死锁问题。

死锁的本质

这是因为 主队列中追加的同步任务 和 主线程本身的任务 两者之间相互等待，阻塞了 『主队列』，最终造成了主队列所在的线程（主线程）死锁问题。
而如果我们在 『其他线程』 调用 『主队列』+『同步执行』，则不会阻塞 『主队列』，自然也不会造成死锁问题。最终的结果是：不会开启新线程，串行执行任务。（即串行队列+同步任务）

队列嵌套的不同组合方式

主队列中调用主队列+同步执行，会导致死锁，前面提到，主队列只是一个特殊的串行队列，那么对于一半情况的串行队列来说，如果达成了主队列的造成死锁的情况，那么对于一个一般串行队列来说，会不会造成死锁呢？
这种情况多见于同一个串行队列的嵌套使用，比如在异步+串行的任务中再嵌套「当前串行队列+同步执行」就会出现死锁的情况，这种情况会导致串行队列中追加的任务和串行队列中原有的任务两者之间相互等待，堵塞「串行队列」最终造成死锁状态。

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("test.queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
dispatch_async(queue, ^{    // 异步执行 + 串行队列dispatch_sync(queue, ^{  // 同步执行 + 当前串行队列// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});
});

主队列造成死锁也是基于这个原因，所以，进一步说明了主队列其实也没有那么特殊。

主队列特殊点
主队列是一个串行队列，它是由系统自动创建的全局唯一的串行队列。主队列通常用于在应用程序主线程上执行任务，因此也被称为“主线程队列”。
与其他串行队列不同的是，主队列具有特殊的作用和属性。
首先，主队列的执行优先级最高，当把任务提交到主队列中时，它们会被优先执行。这是因为主队列是在应用程序主线程上执行的，而主线程又是用户交互和界面更新的线程，因此需要尽可能快地响应用户的操作，保持界面流畅。
其次，主队列通常用于执行一些关键性的任务，例如初始化、资源加载、UI更新等，在主队列中执行这些任务可以保证它们按照正确的顺序执行，避免出现一些潜在的问题。
因此，主队列虽然也是一个串行队列，但是由于其特殊的作用和属性，它被认为是一种特殊的队列。

关于 『队列中嵌套队列』这种复杂情况，这里也简单做一个总结。不过这里只考虑同一个队列的嵌套情况，关于多个队列的相互嵌套情况之后再说吧。

不同队列和不同任务的形象理解

关于队列，任务，线程之间关系的理解
假设现在有 5 个人要穿过一道门禁，这道门禁总共有 10 个入口，管理员可以决定同一时间打开几个入口，可以决定同一时间让一个人单独通过还是多个人一起通过。不过默认情况下，管理员只开启一个入口，且一个通道一次只能通过一个人。
这个故事里，人好比是 任务，管理员好比是 系统，入口则代表 线程。

5 个人表示有 5 个任务，10 个入口代表 10 条线程。
串行队列 好比是 5 个人排成一支长队。
并发队列 好比是 5 个人排成多支队伍，比如 2 队，或者 3 队。
同步任务 好比是管理员只开启了一个入口（当前线程）。
异步任务 好比是管理员同时开启了多个入口（当前线程 + 新开的线程）。
『异步执行 + 并发队列』 可以理解为：现在管理员开启了多个入口（比如 3 个入口），5 个人排成了多支队伍（比如 3 支队伍），这样这 5 个人就可以 3 个人同时一起穿过门禁了。
『同步执行 + 并发队列』 可以理解为：现在管理员只开启了 1 个入口，5 个人排成了多支队伍。虽然这 5 个人排成了多支队伍，但是只开了 1 个入口啊，这 5 个人虽然都想快点过去，但是 1 个入口一次只能过 1 个人，所以大家就只好一个接一个走过去了，表现的结果就是：顺次通过入口。
换成 GCD 里的语言就是说：

『异步执行 + 并发队列』就是：系统开启了多个线程（主线程+其他子线程），任务可以多个同时运行。
『同步执行 + 并发队列』就是：系统只默认开启了一个主线程，没有开启子线程，虽然任务处于并发队列中，但也只能一个接一个执行了。

我将同步理解为只能创建一个线程供任务执行，异步理解为创建多个线程供任务执行，并行队列理解为在多个线程中可以同时执行任务，串行队列理解为只能在一个线程中顺序执行任务，那么在同步加并行的情况下为只有一个线程，在一个线程下无法同时分配任务，从而导致任务也只能一个一个执行

GCD的基本使用

同步执行+并发队列

• 在当前线程中执行任务，不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务。

/*** 同步执行 + 并发队列* 特点：在当前线程中执行任务，不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务。*/
- (void)syncConcurrent {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"syncConcurrent---begin");dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:5];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:5];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 3[NSThread sleepForTimeInterval:5];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});NSLog(@"syncConcurrent---end");
}

所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，没有开启新的线程（同步执行不具备开启新线程的能力）
所有任务都在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之间执行的（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。
任务按顺序执行的。按顺序执行的原因：虽然 并发队列 可以开启多个线程，并且同时执行多个任务。但是因为本身不能创建新线程，只有当前线程这一个线程（同步任务 不具备开启新线程的能力），所以也就不存在并发。而且当前线程只有等待当前队列中正在执行的任务执行完毕之后，才能继续接着执行下面的操作（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。所以任务只能一个接一个按顺序执行，不能同时被执行。

异步执行+并发队列

• 可以开启多个线程，任务交替同时执行

- (void)asyncConcurrent {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"asyncConcurrent---begin");dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 3[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});NSLog(@"asyncConcurrent---end");
}

在 异步执行 + 并发队列 中可以看出：

除了当前线程（主线程），系统又开启了 3 个线程，并且任务是交替/同时执行的。（异步执行 具备开启新线程的能力。且 并发队列 可开启多个线程，同时执行多个任务）。
所有任务是在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之后才执行的。说明当前线程没有等待，而是直接开启了新线程，在新线程中执行任务（异步执行 不做等待，可以继续执行任务）

同步执行+串行队列

• 不会开启新线程，在当前线程执行任务。任务是串行的，执行完一个任务，再执行下一个任务。

- (void)syncSerial {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"syncSerial---begin");dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 3[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});NSLog(@"syncSerial---end");
}		

在 同步执行 + 串行队列 可以看到：

所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，并没有开启新的线程（同步执行 不具备开启新线程的能力）。
所有任务都在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之间执行（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。
任务是按顺序执行的（串行队列 每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

异步执行+串行队列

• 开启了新线程，但是因为任务是串行的，执行完一个任务之后才会再执行下一个任务

- (void)asyncSerial {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"asyncSerial---begin");dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 3[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});NSLog(@"asyncSerial---end");
}

在 异步执行 + 串行队列 可以看到：

开启了一条新线程（异步执行 具备开启新线程的能力，串行队列 只开启一个线程）。
所有任务是在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之后才开始执行的（异步执行 不会做任何等待，可以继续执行任务）。
任务是按顺序执行的（串行队列 每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

下面讲讲主队列：
主队列：GCD默认提供串行队列
默认情况下，平常所写的代码是直接放在主队列里面的
所有放在主队列中的任务，都会放在主线程中执行
使用dispatch_get_main_queue()获得主队列

同步执行+主队列

其在不同线程中调用的结果也是不一样的，在主线程中调用会发生死锁问题，而在其他线程中调用则不会

在主线程中

- (void)syncMain {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"syncMain---begin");dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_sync(queue, ^{// 追加任务 3[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});NSLog(@"syncMain---end");
}

在主线程中使用 同步执行 + 主队列 可以惊奇的发现：

追加到主线程的任务 1、任务 2、任务 3 都不再执行了，而且 syncMain---end 也没有打印
我们在主线程中执行syncMain方法，相当于把 syncMain 任务放到了主线程的队列中。而 同步执行 会等待当前队列中的任务执行完毕，才会接着执行。那么当我们把 任务 1 追加到主队列中，任务 1 就在等待主线程处理完 syncMain 任务。而syncMain 任务需要等待 任务 1 执行完毕，才能接着执行。

那么，现在的情况就是 syncMain 任务和 任务 1 都在等对方执行完毕。这样大家互相等待，所以就卡住了，所以我们的任务执行不了，而且 syncMain---end 也没有打印。

在其他线程中调用「同步执行+主队列」

• 不会开启新线程，执行完一个任务，再执行下一个任务

// 使用 NSThread 的 detachNewThreadSelector 方法会创建线程，并自动启动线程执行 selector 任务
[NSThread detachNewThreadSelector:@selector(syncMain) toTarget:self withObject:nil];

在其他线程中使用同步执行 + 主队列可看到：

所有任务都是在主线程（非当前线程）中执行的，没有开启新的线程（所有放在主队列中的任务，都会放到主线程中执行）。
所有任务都在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之间执行（同步任务 需要等待队列的任务执行结束）。
任务是按顺序执行的（主队列是 串行队列，每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

为什么现在就不会卡住了呢？

因为syncMain 任务 放到了其他线程里，而 任务 1、任务 2、任务3 都在追加到主队列中，这三个任务都会在主线程中执行。syncMain 任务 在其他线程中执行到追加 任务 1 到主队列中，因为主队列现在没有正在执行的任务，所以，会直接执行主队列的 任务1，等 任务1 执行完毕，再接着执行 任务 2、任务 3。所以这里不会卡住线程，也就不会造成死锁问题。

异步执行+主队列

• 只在主线程中执行任务，执行完一个任务，在执行下一个任务

- (void)asyncMain {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"asyncMain---begin");dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 3[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});NSLog(@"asyncMain---end");
}

在 异步执行 + 主队列 可以看到：

所有任务都是在当前线程（主线程）中执行的，并没有开启新的线程（虽然 异步执行 具备开启线程的能力，但因为是主队列，所以所有任务都在主线程中）。
所有任务是在打印的 syncConcurrent---begin 和 syncConcurrent---end 之后才开始执行的（异步执行不会做任何等待，可以继续执行任务）。
任务是按顺序执行的（因为主队列是 串行队列，每次只有一个任务被执行，任务一个接一个按顺序执行）。

GCD线程间的通信

在iOS开发过程中，我们一般在线程里边进行UI刷新，例如：点击、滚动、拖拽等事件。我们通常把一些耗时的操作放在其他线程，比如说图片下载、文件上传等耗时操作。而当我们有时候在其他线程完成了耗时操作时，需要回到主线程，那么就用到了线程之间的通讯。

/*** 线程间通信*/
- (void)communication {// 获取全局并发队列dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);// 获取主队列dispatch_queue_t mainQueue = dispatch_get_main_queue();dispatch_async(queue, ^{// 异步追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程// 回到主线程dispatch_async(mainQueue, ^{// 追加在主线程中执行的任务[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});});
}

可以看到在其他线程中先执行任务，执行完了之后回到主线程执行主线程的相应操作。

GCD的其他方法

GCD的栅栏方法：dispatch_barrier_async

我们有时需要异步执行两组操作，而且第一组操作执行完之后，才能开始执行第二组操作。这样我们就需要一个相当于 栅栏 一样的一个方法将两组异步执行的操作组给分割起来，当然这里的操作组里可以包含一个或多个任务。这就需要用到dispatch_barrier_async 方法在两个操作组间形成栅栏。
dispatch_barrier_async 方法会等待前边追加到并发队列中的任务全部执行完毕之后，再将指定的任务追加到该异步队列中。然后在 dispatch_barrier_async 方法追加的任务执行完毕之后，异步队列才恢复为一般动作，接着追加任务到该异步队列并开始执行。具体如下图所示：

/*** 栅栏方法 dispatch_barrier_async*/
- (void)barrier {dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("net.bujige.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_barrier_async(queue, ^{// 追加任务 barrier[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"barrier---%@",[NSThread currentThread]);// 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 3[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 4[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"4---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});
}

在执行完栅栏前面的操作之后，才执行栅栏操作，最后再执行栅栏后边的操作。

GCD的延迟执行方法：dispatch_after

我们经常会遇到这样的需求：在指定时间（例如 3 秒）之后执行某个任务。可以用 GCD 的dispatch_after 方法来实现。
需要注意的是：dispatch_after 方法并不是在指定时间之后才开始执行处理，而是在指定时间之后将任务追加到主队列中。严格来说，这个时间并不是绝对准确的，但想要大致延迟执行任务，dispatch_after 方法是很有效的。

/*** 延时执行方法 dispatch_after*/
- (void)after {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"asyncMain---begin");dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{// 2.0 秒后异步追加任务代码到主队列，并开始执行NSLog(@"after---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程});
}

可以看出：在打印asyncMain---begin之后大约 2.0 秒的时间，打印了 after---<NSThread: 0x600001ead340>{number = 1, name = main}

GCD的一次性代码（只执行一次）：dispatch_once

我们在创建单例、或者有整个程序运行过程中只执行一次的代码时，我们就用到了 GCD 的 dispatch_once 方法。使用 dispatch_once 方法能保证某段代码在程序运行过程中只被执行 1 次，并且即使在多线程的环境下，dispatch_once 也可以保证线程安全

/*** 一次性代码（只执行一次）dispatch_once*/
- (void)once {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）NSLog(@"once---%@",[NSThread currentThread]);});
}

GCD的快速迭代方法：dispatch_apply

通常我们会用 for 循环遍历，但是 GCD 给我们提供了快速迭代的方法 dispatch_apply。dispatch_apply 按照指定的次数将指定的任务追加到指定的队列中，并等待全部队列执行结束。
如果是在串行队列中使用 dispatch_apply，那么就和 for 循环一样，按顺序同步执行。但是这样就体现不出快速迭代的意义了。

我们可以利用并发队列进行异步执行。比如说遍历 0~5 这 6 个数字，for 循环的做法是每次取出一个元素，逐个遍历。dispatch_apply 可以 在多个线程中同时（异步）遍历多个数字。

还有一点，无论是在串行队列，还是并发队列中，dispatch_apply 都会等待全部任务执行完毕，这点就像是同步操作，也像是队列组中的 dispatch_group_wait方法。

/*** 快速迭代方法 dispatch_apply*/
- (void)apply {dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);NSLog(@"apply---begin");dispatch_apply(6, queue, ^(size_t index) {NSLog(@"%zd---%@",index, [NSThread currentThread]);});NSLog(@"apply---end");
}

因为是在并发队列中异步执行任务，所以各个任务的执行时间长短不定，最后结束顺序也不定。但是 apply---end 一定在最后执行。这是因为 dispatch_apply 方法会等待全部任务执行完毕。

• 同步执行+串行队列
  

GCD队列组：dispatch_group

有时候我们会有这样的需求：分别异步执行2个耗时任务，然后当2个耗时任务都执行完毕后再回到主线程执行任务。这时候我们可以用到 GCD 的队列组。

调用队列组的 dispatch_group_async 先把任务放到队列中，然后将队列放入队列组中。或者使用队列组的 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave 组合来实现 dispatch_group_async。
调用队列组的 dispatch_group_notify 回到指定线程执行任务。或者使用 dispatch_group_wait 回到当前线程继续向下执行（会阻塞当前线程）。

dispatch_group_notify

监听 group 中任务的完成状态，当所有的任务都执行完成后，追加任务到 group 中，并执行任务。

/*** 队列组 dispatch_group_notify*/
- (void)groupNotify {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"group---begin");dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{// 等前面的异步任务 1、任务 2 都执行完毕后，回到主线程执行下边任务[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程NSLog(@"group---end");});
}

从 dispatch_group_notify 相关代码运行输出结果可以看出：
当所有任务都执行完成之后，才执行 dispatch_group_notify 相关 block 中的任务。

dispatch_group_wait

暂停当前线程，等待制定的group中的任务执行完成后，才会继续往下执行。

/*** 队列组 dispatch_group_wait*/
- (void)groupWait {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"group---begin");dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程});// 等待上面的任务全部完成后，会往下继续执行（会阻塞当前线程）dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);NSLog(@"group---end");}

从 dispatch_group_wait 相关代码运行输出结果可以看出：
当所有任务执行完成之后，才执行 dispatch_group_wait 之后的操作。但是，使用dispatch_group_wait 会阻塞当前线程。

dispatch_group_enter、dispatch_group_leave

dispatch_group_enter 标志着一个任务追加到 group，执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 +1
dispatch_group_leave 标志着一个任务离开了 group，执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 -1。
当 group 中未执行完毕任务数为0的时候，才会使 dispatch_group_wait 解除阻塞，以及执行追加到 dispatch_group_notify 中的任务。

/*** 队列组 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave*/
- (void)groupEnterAndLeave {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"group---begin");dispatch_group_t group = dispatch_group_create();dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);dispatch_group_enter(group);dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程dispatch_group_leave(group);});dispatch_group_enter(group);dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 2[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程dispatch_group_leave(group);});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.[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程NSLog(@"group---end");});
}

从 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave 相关代码运行结果中可以看出：当所有任务执行完成之后，才执行 dispatch_group_notify 中的任务。这里的dispatch_group_enter、dispatch_group_leave 组合，其实等同于dispatch_group_async。

GCD信号量：dispatch_semaphore

GCD 中的信号量是指 Dispatch Semaphore，是持有计数的信号。类似于过高速路收费站的栏杆。可以通过时，打开栏杆，不可以通过时，关闭栏杆。在 Dispatch Semaphore 中，使用计数来完成这个功能，计数小于 0 时需要等待，不可通过。计数为 0 或大于 0 时，不用等待，可通过。计数大于 0 且计数减 1 时不用等待，可通过。
Dispatch Semaphore 提供了三个方法：

dispatch_semaphore_create：创建一个 Semaphore 并初始化信号的总量
dispatch_semaphore_signal：发送一个信号，让信号总量加 1
dispatch_semaphore_wait：可以使总信号量减 1，信号总量小于 0 时就会一直等待（阻塞所在线程），否则就可以正常执行。
注意：信号量的使用前提是：想清楚你需要处理哪个线程等待（阻塞），又要哪个线程继续执行，然后使用信号量。
Dispatch Semaphore 在实际开发中主要用于：

• 保持线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务
• 保证线程安全，为线程加锁

Dispatch Semaphore 线程同步

我们在开发中，会遇到这样的需求：异步执行耗时任务，并使用异步执行的结果进行一些额外的操作。换句话说，相当于，将将异步执行任务转换为同步执行任务。比如说：AFNetworking 中 AFURLSessionManager.m 里面的 tasksForKeyPath: 方法。通过引入信号量的方式，等待异步执行任务结果，获取到 tasks，然后再返回该 tasks。

- (NSArray *)tasksForKeyPath:(NSString *)keyPath {__block NSArray *tasks = nil;dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);[self.session getTasksWithCompletionHandler:^(NSArray *dataTasks, NSArray *uploadTasks, NSArray *downloadTasks) {if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(dataTasks))]) {tasks = dataTasks;} else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(uploadTasks))]) {tasks = uploadTasks;} else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(downloadTasks))]) {tasks = downloadTasks;} else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(tasks))]) {tasks = [@[dataTasks, uploadTasks, downloadTasks] valueForKeyPath:@"@unionOfArrays.self"];}dispatch_semaphore_signal(semaphore);}];dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);return tasks;
}

下面，我们来利用 Dispatch Semaphore 实现线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务。

/*** semaphore 线程同步*/
- (void)semaphoreSync {NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程NSLog(@"semaphore---begin");dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);__block int number = 0;dispatch_async(queue, ^{// 追加任务 1[NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程number = 100;dispatch_semaphore_signal(semaphore);});dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);NSLog(@"semaphore---end,number = %zd",number);
}

从 Dispatch Semaphore 实现线程同步的代码可以看到：

semaphore—end 是在执行完 number = 100; 之后才打印的。而且输出结果 number 为 100。这是因为 异步执行 不会做任何等待，可以继续执行任务。
执行顺如下：

• semaphore 初始创建时计数为 0。
• 异步执行 将 任务 1 追加到队列之后，不做等待，接着执行 dispatch_semaphore_wait 方法，semaphore 减 1，此时 semaphore == -1，当前线程进入等待状态。
• 然后，异步任务 1 开始执行。任务 1 执行到 dispatch_semaphore_signal 之后，总信号量加 1，此时 semaphore == 0，正在被阻塞的线程（主线程）恢复继续执行。
• 最后打印 semaphore---end,number = 100。
  这样就实现了线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务。

Q&A

• Q: dispatch_group_async怎么用
• A: dispatch_group_async是一个GCD的API，可以用于将任务添加到一个分组中，并异步执行这些任务。下面是一个示例代码来演示dispatch_group_async的用法：

// 创建一个dispatch group
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();// 在group中异步执行任务1
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{// 任务1的代码
});// 在group中异步执行任务2
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{// 任务2的代码
});// 等待所有任务完成
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);// 所有任务执行完毕后，执行回调代码块
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{// 回调代码块
});

在上述示例代码中，我们首先创建了一个dispatch group，然后使用dispatch_group_async方法向该group中添加了两个异步任务。接着，我们使用dispatch_group_wait方法等待所有任务执行完毕。最后，我们使用dispatch_group_notify方法当所有任务都执行完毕时，在主线程中执行回调代码块。

需要注意的是，在dispatch_group_async方法中，第一个参数是dispatch group，第二个参数是任务要执行的队列，第三个参数是任务的代码块。而在dispatch_group_notify方法中，第一个参数也是dispatch group，第二个参数是回调需要执行的队列，第三个参数是回调的代码块。

• Q: 如果我用dispatch queue create创建许多个serial dispatch queue是不是可以比concurrent dispatch queue的最大线程数都多
• A: 不是的。Serial dispatch queue 和 Concurrent dispatch queue 内部的线程数量都是由系统自动管理的，它们的区别在于任务执行的顺序和并发性。

当你使用 dispatch_queue_create 函数创建多个 Serial dispatch queue 时，每个队列内部只有一个线程用于串行执行任务。因此，无论你创建多少个 Serial dispatch queue，它们的最大线程数都不会超过 CPU 核心数。

如果你想要实现更高的并发性，可以使用 Concurrent dispatch queue，它可以同时执行多个任务，并且它的内部线程数比 Serial dispatch queue 更大。但是，最大线程数仍然受到系统资源的限制，不能无限制地增加线程数。

需要注意的是，为了避免过度竞争占用 CPU 资源，一般不建议手动创建过多的 dispatch queue。如果需要处理大量的任务，应该优先考虑使用 GCD 提供的全局并发队列，或者手动设置合适的队列优先级来调整任务的执行顺序。

• Q: 那么死锁是堵塞线程还是堵 塞队列呢?
• A: 一种情况，多个线程在相互等待对方持有的资源时，陷入了无法继续执行的僵局。因此，死锁会同时影响到多个线程和它们所在的队列，使这些线程和队列都被阻塞。

具体来说，在发生死锁时，涉及到死锁的线程通常会被挂起或者阻塞，无法继续执行。而这些线程所在的队列中，也可能存在其他等待获取同样资源的线程，这些线程也将被阻塞。因此，死锁既会堵塞线程，也会堵塞队列。

为了避免死锁的发生，需要采取一些策略，例如设置合理的超时机制、优化锁的使用顺序、减少锁的使用量等方法。

• Q: 主队列是串行队列吗？为什么说主队列特殊
• A: 主队列是一个串行队列，它是由系统自动创建的全局唯一的串行队列。主队列通常用于在应用程序主线程上执行任务，因此也被称为“主线程队列”。

与其他串行队列不同的是，主队列具有特殊的作用和属性。

首先，主队列的执行优先级最高，当把任务提交到主队列中时，它们会被优先执行。这是因为主队列是在应用程序主线程上执行的，而主线程又是用户交互和界面更新的线程，因此需要尽可能快地响应用户的操作，保持界面流畅。

其次，主队列通常用于执行一些关键性的任务，例如初始化、资源加载、UI更新等，在主队列中执行这些任务可以保证它们按照正确的顺序执行，避免出现一些潜在的问题。

因此，主队列虽然也是一个串行队列，但是由于其特殊的作用和属性，它被认为是一种特殊的队列。

• Q: 为什么主队列中调用主队列+同步执行会出现死锁，里面存在你说的资源竞争问题吗？
• A: 在主队列中调用主队列+同步执行会出现死锁，是因为存在不当使用同步执行的问题，而非资源竞争问题。

在主队列中提交任务时，这些任务会被依次放入主队列中等待执行。如果这些任务中某一个任务使用同步执行操作，并且将自己添加到了主队列，那么它将等待前面所有任务完成之后才能得到执行。而由于该任务又需要获取主队列的锁，而锁又已经被主队列上的其他任务占用，从而形成死锁。

具体来说，在主队列中提交一个同步执行的任务时，该任务需要等待前面所有任务都执行完毕之后才能开始执行。但是由于主队列本身也是一种串行队列，因此该任务还需要等待主队列上的其他任务全部执行完毕才能获得锁并开始执行。而如果该任务又在同步执行的代码块中提交了一个新任务并加入到主队列中，那么这个新任务也将等待当前同步任务完成，而当前同步任务又需要等待新任务完成，从而形成死锁。

因此，在主队列中应该避免使用同步执行操作，以免出现死锁问题。如果需要在主队列中执行同步操作，可以考虑使用异步执行操作或者使用其他队列。

• Q: 那么是不是可以说死锁是由资源竞争问题和不当的同步执行问题引发的问题呢？
• A: 死锁通常由资源竞争问题和不当的同步执行问题引发。

在多线程或多进程中，如果它们需要占用一些共享资源，但是这些资源无法同时被多个线程或进程使用，那么就可能会发生资源竞争问题。例如，线程A和线程B都需要访问一个全局变量X，而这个变量只有一个内存空间，因此只能被一个线程所占用。如果线程A已经持有了变量X，而线程B也想要获取变量X，那么线程B就必须等待线程A释放该变量才能够占用。如果线程A和线程B都不释放变量X，那么它们将陷入死循环，形成死锁状态。

同样，在程序中使用同步机制时，如果不当地使用了同步操作，就可能会导致死锁问题。例如，在一个串行队列中提交了两个任务，并且这两个任务都是同步执行的。当第一个任务执行的时候，它会阻塞直到第二个任务完成，而第二个任务又需要等待第一个任务释放锁之后才能开始执行。如果这两个任务不能正确地释放锁，就会导致它们相互等待，形成死锁状态。

因此，死锁问题通常由资源竞争问题和不当的同步执行问题引发，需要通过合理地分配和管理资源，以及正确地使用同步机制等手段来预防和解决。