GCD之dispatch queue深入淺出

iOS中多線程編程工具主要有：

NSThread
NSOperation
GCD

這三種方法都簡單易用,各有千秋.但無疑GCD是最有誘惑力的,因爲其本身是apple爲多核的並行運算提出的解決方案.雖然當前移動平臺用雙核的不多,但不影響GCD作爲多線程編程的利器(ipad2已經是雙核了,這無疑是一個趨勢).

http://www.cnblogs.com/scorpiozj/archive/2011/07/25/2116459.html

GCD是和block緊密相連的,所以最好先了解下block(可以查看這裏).GCD是C level的函數,這意味着它也提供了C的函數指針作爲參數,方便了C程序員.

一、下面首先來看GCD的使用:

dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);

async表明異步運行,block代表的是你要做的事情,queue則是你把任務交給誰來處理了.(除了async,還有sync,delay,本文以async爲例).

之所以程序中會用到多線程是因爲程序往往會需要讀取數據,然後更新UI.爲了良好的用戶體驗,讀取數據的操作會傾向於在後臺運行,這樣以避免阻塞主線程.GCD裏就有三種queue來處理.

先來介紹一下 Main queue：

　　顧名思義,運行在主線程,由dispatch_get_main_queue獲得.和ui相關的就要使用Main Queue.

//GCD下載圖片刷新主界面的例子  
/* 
- (IBAction)touchUpInsideByThreadOne:(id)sender { 
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ 
        NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://avatar.csdn.net/2/C/D/1_totogo2010.jpg"]; 
        NSData * data = [[NSData alloc]initWithContentsOfURL:url]; 
        UIImage *image = [[UIImage alloc]initWithData:data]; 
        if (data != nil) { 
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ 
                self.imageView.image = image; 
            }); 
        } 
    }); 
}*/

通過與線程池的配合，dispatch queue分爲下面兩種：而系統默認就有一個串行隊列main_queue和並行隊列global_queue：

Serial Dispatch Queue -- 線程池只提供一個線程用來執行任務，所以後一個任務必須等到前一個任務執行結束才能開始。
Concurrent Dispatch Queue -- 線程池提供多個線程來執行任務，所以可以按序啓動多個任務併發執行。

而系統默認就有一個串行隊列main_queue和並行隊列global_queue：

dispatch_queue_t globalQ = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
dispatch_queue_t mainQ = dispatch_get_main_queue();

通常，我們可以在global_queue中做一些long-running的任務，完成後在main_queue中更新UI，避免UI阻塞，無法響應用戶操作：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{  
        // long-running task  
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{  
            // update UI  
        });  
    });

1.Serial quque(private dispatch queue)

　　每次運行一個任務,可以添加多個,執行次序FIFO. 通常是指程序員生成的,比如:

NSDate *da = [NSDate date];
NSString *daStr = [da description];
const char *queueName = [daStr UTF8String];
dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create(queueName, DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT);

下面還是下載圖片例子：

- (IBAction)touchUpInsideByThreadOne:(id)sender {  
    NSDate *da = [NSDate date];  
    NSString *daStr = [da description];  
    const char *queueName = [daStr UTF8String];  
    dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create(queueName, NULL);  
      
    dispatch_async(myQueue, ^{  
        NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://avatar.csdn.net/2/C/D/1_totogo2010.jpg"];  
        NSData * data = [[NSData alloc]initWithContentsOfURL:url];  
        UIImage *image = [[UIImage alloc]initWithData:data];  
        if (data != nil) {  
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{  
                self.imageView.image = image;  
            });  
        }  
    });  
      
    dispatch_release(myQueue);  
}

爲了驗證Serial queue的FIFO特性，寫了如下的驗證代碼：發現的確是順序執行的。

- (IBAction)touchUpInsideByThreadOne:(id)sender {  
    NSDate *da = [NSDate date];  
    NSString *daStr = [da description];  
    const char *queueName = [daStr UTF8String];  
    dispatch_queue_t myQueue = dispatch_queue_create(queueName, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);  
      
    dispatch_async(myQueue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:6];  
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:6];");  
    });  
      
    dispatch_async(myQueue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];  
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:3];");  
    });  
      
    dispatch_async(myQueue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];  
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:1];");  
    });  
      
    dispatch_release(myQueue);  
}

運行結果爲：

2013-07-24 16:37:14.397 NSThreadAndBlockDemo[1924:12303] [NSThread sleepForTimeInterval:6];  
2013-07-24 16:37:17.399 NSThreadAndBlockDemo[1924:12303] [NSThread sleepForTimeInterval:3];  
2013-07-24 16:37:18.401 NSThreadAndBlockDemo[1924:12303] [NSThread sleepForTimeInterval:1];

3. Concurrent queue(global dispatch queue):

可以同時運行多個任務,每個任務的啓動時間是按照加入queue的順序,結束的順序依賴各自的任務.使用dispatch_get_global_queue獲得.

- (IBAction)touchUpInsideByThreadOne:(id)sender {  
    dispatch_queue_t myQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
      
    dispatch_async(myQueue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:6];  
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:6];");  
    });  
      
    dispatch_async(myQueue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];  
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:3];");  
    });  
      
    dispatch_async(myQueue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];  
        NSLog(@"[NSThread sleepForTimeInterval:1];");  
    });  
      
    dispatch_release(myQueue);  
}

運行的結果爲：

2013-07-24 16:38:41.660 NSThreadAndBlockDemo[1944:12e03] [NSThread sleepForTimeInterval:1];  
2013-07-24 16:38:43.660 NSThreadAndBlockDemo[1944:12b03] [NSThread sleepForTimeInterval:3];  
2013-07-24 16:38:46.660 NSThreadAndBlockDemo[1944:12303] [NSThread sleepForTimeInterval:6];

二、dispatch_group_async的使用

dispatch_group_async可以實現監聽一組任務是否完成，完成後得到通知執行其他的操作。這個方法很有用，比如你執行三個下載任務，當三個任務都下載完成後你才通知界面說完成的了。下面是一段例子代碼：

- (IBAction)touchUpInsideByThreadOne:(id)sender {  
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();  
    dispatch_group_async(group, queue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:6];  
        NSLog(@"group1 [NSThread sleepForTimeInterval:6];");  
    });  
    dispatch_group_async(group, queue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];  
        NSLog(@"group2 [NSThread sleepForTimeInterval:3];");  
    });  
    dispatch_group_async(group, queue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];  
        NSLog(@"group3 [NSThread sleepForTimeInterval:1];");  
    });  
    dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{  
        NSLog(@"main thread.");  
    });  
    dispatch_release(group);  
}

執行結果爲：

2013-07-24 16:48:23.063 NSThreadAndBlockDemo[2004:12e03] group3 [NSThread sleepForTimeInterval:1];  
2013-07-24 16:48:25.063 NSThreadAndBlockDemo[2004:12b03] group2 [NSThread sleepForTimeInterval:3];  
2013-07-24 16:48:28.063 NSThreadAndBlockDemo[2004:12303] group1 [NSThread sleepForTimeInterval:6];  
2013-07-24 16:48:28.065 NSThreadAndBlockDemo[2004:11303] main thread.

果然，dispatch_group_async只會監聽最終的結果完成後，並通知main queue，那如果是我們需要順序執行的話呢？請看下面的dispatch_barrier_async。

3、dispatch_barrier_async的使用

dispatch_barrier_async是在前面的任務執行結束後它才執行，而且它後面的任務等它執行完成之後纔會執行

例子代碼如下：

- (IBAction)touchUpInsideByThreadOne:(id)sender {  
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("gcdtest.rongfzh.yc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);  
      
    dispatch_async(queue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:3];  
        NSLog(@"dispatch_async1");  
    });  
    dispatch_async(queue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];  
        NSLog(@"dispatch_async2");  
    });  
    dispatch_barrier_async(queue, ^{  
        NSLog(@"dispatch_barrier_async");  
        [NSThread sleepForTimeInterval:0.5];  
          
    });  
    dispatch_async(queue, ^{  
        [NSThread sleepForTimeInterval:1];  
        NSLog(@"dispatch_async3");  
    });  
}

執行結果爲：

2013-07-24 17:01:54.580 NSThreadAndBlockDemo[2153:12b03] dispatch_async2  
2013-07-24 17:01:56.580 NSThreadAndBlockDemo[2153:12303] dispatch_async1  
2013-07-24 17:01:56.580 NSThreadAndBlockDemo[2153:12303] dispatch_barrier_async  
2013-07-24 17:01:58.083 NSThreadAndBlockDemo[2153:12303] dispatch_async3

如果使用dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);會發現運行結果爲：

2013-07-24 17:07:17.577 NSThreadAndBlockDemo[2247:12e03] dispatch_barrier_async  
2013-07-24 17:07:18.579 NSThreadAndBlockDemo[2247:15207] dispatch_async3  
2013-07-24 17:07:19.578 NSThreadAndBlockDemo[2247:12b03] dispatch_async2  
2013-07-24 17:07:20.577 NSThreadAndBlockDemo[2247:12303] dispatch_async1

說明dispatch_barrier_async的順序執行還是依賴queue的類型啊，必需要queue的類型爲dispatch_queue_create創建的，而且attr參數值必需是DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT類型，前面兩個非dispatch_barrier_async的類型的執行是依賴其本身的執行時間的，如果attr如果是DISPATCH_QUEUE_SERIAL時，那就完全是符合Serial queue的FIFO特徵了。

4、dispatch_apply

執行某個代碼片段N次。

dispatch_apply(5, globalQ, ^(size_t index) {

// 執行5次

});

5、dispatch_once

dispatch_once這個函數，它可以保證整個應用程序生命週期中某段代碼只被執行一次！

static dispatch_once_t onceToken;  
    dispatch_once(&onceToken, ^{  
        // code to be executed once  
    });

6、dispatch_after

有時候我們需要等個幾秒鐘然後做個動畫或者給個提示，這時候可以用dispatch_after這個函數：

double delayInSeconds = 2.0;  
    dispatch_time_t popTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, delayInSeconds * NSEC_PER_SEC);  
    dispatch_after(popTime, dispatch_get_main_queue(), ^(void){  
        // code to be executed on the main queue after delay  
    });

7、dispatch_set_target_queue

通過dispatch_set_target_queue函數可以設置一個dispatch queue的優先級，或者指定一個dispatch source相應的事件處理提交到哪個queue上。

dispatch_set_target_queue(serialQ, globalQ);

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