在多核處理器沒有大範圍使用開來的時候，就有了多線程的概念，iOS的併發開發也不是新東西了。本篇文章主要是對iOS開發當中經常涉及到的併發內容所做的簡要整理，把學過的用過的東西重新整理到筆頭上。
0. 併發的初衷
記得大學上專業課的時候，老師曾經經常提問一個問題——“併發”vs.“並行”。簡單對比下，並行基本上就是同時進行，而併發不一定保證兩個線程同一時刻在同時作業，而可以體現爲同一個時間段內各自都完成了一部分任務。
在多核上，做的好的併發可以真正的並行，而在單核上，不過是多個線程對處理器計算執行權的交換更替。爲什麼要交替進行？這好比一羣人排隊等着填表做體檢，輪到一個人A的時候，進行了一半發現需要等另一人B到達帶來一些材料，B遲遲不來，那麼在他身後排隊的人C（以及C後面的人）肯定不會就這樣停下，而是更希望A到一邊等B，C和後面的人依次完成任務，知道B來了，A繼續。這樣的好處就是，體檢可以更有效率的進行，總體上縮短這羣人完成體檢的時間，C和C後面的人不用陪着A一起死等B的到來。計算機也是一樣，處理器資源寶貴，如果有現成等待IO完成，其它準備好了的線程可以先來執行。併發既能提高吞吐量，也能讓準備好的線程有機會得到比較好的響應。
在之前我整理Java併發文章的時候也提到過這些。
1. iOS平臺的併發支持
我這裏強調“iOS併發”，是因爲我主要是在iOS開發工作中瞭解到的這些技術，而這些技術並不一定僅侷限於iOS系統。從一定意義上講，iOS是源於蘋果的桌面系統OS X的，所以這裏提到的很多東西也是在整個蘋果開發體系內可用的。
經過了蘋果技術體系的不斷髮展，iOS上對併發的支持從不同層面來看可謂是多種多樣。目前蘋果官方文檔主推的技術是Grand Central Dispatch(GCD)和NSOperation /Operation Queue，這兩個都是使用任務隊列的方式進行併發任務的執行實現。除了這些，Cocoa(Touch)的Foundation裏還有一個NSThread類，這個類相信很多人就比較容易理解的，也很類似java.lang.Thread了，NSObject本身也可以分出NSThread來。在iOS開發當中，C語言的東東也都是可用的，所以像pthread也可以發揮它的作用。
iOS中除了上面提到的這些併發的技術支持外，還有一個概念經常和併發一起出現，Run Loop。後面的文章中，我會整理一下，把我的理解闡述一下。
2. GCD
GCD是蘋果提供的一個簡單、直接的能夠實現併發的方案，需要和block配合使用。在iOS4之後，block的廣泛使用，也讓GCD成爲了一個很好用的工具。之前只用“線程”概念做併發開發的同學，可能不是很容易理解GCD（至少我當初有點迷惑），但如果你做過Java，想想ThreadPoolExecutor就應該明白個大概了。
比較原始的，我們可以創建一個線程，指定它的任務，令其執行。多個任務就開多個線程。但線程不是越多越好，線程會佔用資源，而且線程間的切換也會影響執行效率。所以，我們就要考慮如何維護線程。再結合線程安全，線程同步等問題考慮，線程管理的成本還是很高的。而如果線程的維護管理是系統已經爲我們實現好的，按照一定的策略進行管理調度，那可以大大減輕我們的維護工作，降低成本。所以。無論是iOS上的GCD，還是Java的ThreadPoolExecutor都是這樣做的，我們最後只管往一個隊列裏放入我們想要執行的任務即可。
- GCD中，一個隊列就是一個 dispatch_queue_t類型的東東，它在GCD中也算是一個Dispatch Object了。隊列從類型上來看分串行的（Serial）和併發的（Concurrent）的，區別在於前者必須等一個任務完成後，下一個任務（block）纔開始進行，後者則不保證。不過兩者都是按順序向隊列裏放任務進去的。此外，蘋果文檔中還單獨給出了一個主隊列（main queue），主隊列其實也是一個串行隊列，與主線程關聯，由main runloop控制，用來處理UI相關的任務。
- GCD隊列具體怎麼創建和獲取，可參考蘋果文檔，我這裏不會細說。但是需要說明一點的是，主隊列不用自己創建，另外還有全局的（Global）幾個不同優先級的隊列也可以直接獲取到，除非自己需要特殊的串行隊列，這些大多數情況下夠用了。現在串行的隊列和併發的隊列都可以通過 dispatch_queue_create來創建，根據參數區分。但自己創建的要自己維護，負責清理釋放。
- 向隊列中分派任務，可以以同步的方式進行（ dispatch_sync），也可以是異步的（ dispatch_async）。同步的方式會在分派任務時阻塞住，直到結束。但考慮可能發生的死鎖情況，同步還是儘量不用的好。除非在能保證安全的情況下，又需要直接拿到同步執行的返回值的。
- dispatch_once是個很不錯的東西，可以用來實現單例，也主要用來實現單例。Xcode5.1.1中貌似就可以自動完成用dispatch_once實現的代碼塊，很贊很方便。
- 至於dispatch_apply、dispatch_after這種我就不多說了，很容易懂，也沒有其它幾個常用。dispatch_group則實現了Thread概念下類似Join的功能，等待一個或一組任務完成。
- GCD任務分派後沒法取消，但可以通過GCD隊列進行suspend和resume控制。而針對併發隊列（Concurrent Queue），可以通過barrier對特定任務進行前後隔離，讀寫鎖實現可考慮。需要注意的是，本段中這幾點，對於Global Queue是無效的！
- GCD隊列可組合使用。在GCD隊列中的任務出隊列時不一定就執行了，也可能進到另一個隊列。而Global隊列有優先級之分，因此可以通過隊列組合指定優先級，方法就是dispatch_set_target_queue()。
GCD隊列圖（來源於Objc中國）
- 對於阻塞的調用，儘管脫離開主線程，使得App的UI不受影響，但特定線程的資源還是會得不到充分利用，可考慮使用dispatch source作異步解決方案。
GCD簡單易用，是併發開發很好上手的工具，這裏就把主要的內容整理至此。
除了上面提到的這些，GCD還有很多其它內容，還有信號量（semaphore）、dispatch data、dispatch io等。除了參考蘋果的《Concurrency Programming Guide》所述，《GCD Reference》東西更全。
3. Operation Queue
說完了GCD，Operation Queue理解起來就簡單多了。可以說，Operation Queue是在語言上Objective-C的一個包裝，實際上也是這樣，最終的實現可以認爲還是利用了GCD。
既然是包裝了GCD，那一定多做了一些事情，最基本的就是面向對象，是Objective-C中NSObject的子類對象，可繼承擴展，可封裝複用。除此之外，Operation支持KVO、支持優先級、支持completion block，但我最關注的還是另外兩點：
- 支持cancel
- 支持任務間依賴（注意，依賴高於優先級priority）
有了這兩點支持，在某些複雜的業務場景下，用Operation比用GCD省事很多。
按照蘋果官方文檔所述，NSOperation是“抽象”的（雖然Objective-C中沒有真正意義上的抽象概念），需要繼承、擴展實現，方可使用。當然，蘋果還是給了兩個可用的子類，NSBlockOperation和NSInvocationOperation。這些怎麼用蘋果文檔裏寫得都很清楚，注意NSBlockOperatioan裏的block是併發的。
對於自己擴展實現的Operation，最主要的最基本的，把main方法實現了。做好異常處理是好習慣。
關於Operation的執行，既可以放到Operation Queue裏（通常是這麼用），也可以單獨start。放到NSOperationQueue對象裏會增加operation的引用計數，同時也保證了異步執行。而如果是調用start進行執行就不一定了，能否異步全看這個Operation是如何實現的。Operation的實現類別分爲同步和併發的，可通過isConcurrent區別。默認情況下，這個方法返回NO，意味着調用start方法單獨執行時都是在當前線程執行的。如果需要併發，就要負責自己對Operation的併發特性進行實現：
- 首先，不能再用父類的start方法實現，需要自己負責開啓新線程執行自定義的任務。
- isConcurrent方法自然要修改爲返回YES。
- 同時，對isFinished和isExecuting等方法需要按新的自定義邏輯進行實現，同時保持對KVO的兼容。
關於Operation的取消執行支持，這個是之前提到的Operation的一個特點。而這也是需要開發者參與定義的，在執行構成中的特定點判斷是否需要終止執行。需要注意的一點是，被cancel掉的Operation同樣也被認爲是finished狀態的，這意味着一個依賴於其它Operation的Operation，只要它的依賴全部都cancel了，也可以開始start執行了。此外，也可以對一個Operation Queue對象直接做取消操作，取消隊列中所有任務。
4. 其它
不管是GCD還是Operation Queue，都沒有對傳統線程（Thread）的直接使用，對線程模型進行了包裝，避免了一些比較繁瑣的問題，降低了對線程對象的維護成本。那麼想用好這兩種工具，我們需要做的就是對要處理的任務進行合理抽象拆分，交給合適的隊列處理。和線程要佔用系統資源一樣，NSOperation對象也要恰當使用，不是越多越好，要控制在合適的範圍。
就像前文提併發的初衷所說，併發是爲了更合理更有效率的利用計算資源，而較慢的IO處理是一個阻力。併發和IO通常是緊密關聯的兩個話題。在實際開發中，即使使用GCD和NSOperation對任務做了併發異步處理，也儘量不要讓任務出現阻塞，因爲GCD和NSOperation底層也是依賴線程實現的，一個阻塞的動作也會使一個線程對應的資源變得浪費。對於這種情況，我們儘量不要佔用線程，儘量利用系統所提供的各項異步IO方案。