iOS多线程之串行队列、并发队列、同步执行、异步执行

iOS实战

任务和队列

• 进程
  正在运行的程序被称为进程，负责程序运行的内存分配，每一个进程都有独立的虚拟内存空间

• 线程
  线程是进程中最小的执行单元，一个进程可以有多条线程，但是至少包含一条线程，被称为主线程。线程里有非常多的任务。

  1.同一时间单核CPU只能执行一个线程，多线程是CPU快速在多个线程之间切换，造成多个线程同时执行的假象
  2.多核CPU是真的同时处理多个线程

• 并发（concurrency）
  在一条线程上通过快速切换，让人感觉在同步进行

• 并行（parallelism）
  充分利用计算机的多核，在多个线程上同步进行

• 并发和并行的区别

  并行是真正的异步，多核CPU可以同时开启多条线程供多个任务同时执行，互不干扰。但是并发就不一样了，是一个伪异步。在单核CUP中只能有一条线程，但是又想执行多个任务。这个时候，只能在一条线程上不停的切换任务，比如任务A执行了20%，任务A停下里，线程让给任务B，任务执行了30%停下，再让任务A执行。这样我们用的时候，由于CUP处理速度快，你看起来好像是同时执行，其实不是的，同一时间只会执行单个任务。
  注：在多核CPU里我们创建并发队列异步执行时有可能是真正的并行。

在 GCD 中，加入了两个非常重要的概念： 任务 和 队列。

任务：即操作，你想要干什么，说白了就是一段代码，在 GCD 中就是一个 Block，所以添加任务十分方便。任务有两种执行方式： 同步执行 和 异步执行。

同步（sync） 和 异步（async） 的主要区别在于会不会阻塞当前线程，直到 Block 中的任务执行完毕！

如果是 同步（sync） 操作，它会阻塞当前线程并等待 Block 中的任务执行完毕，然后当前线程才会继续往下运行。

如果是 异步（async）操作，当前线程会直接往下执行，它不会阻塞当前线程。一般会开其他线程来运行任务。

队列：用于存放任务。一共有两种队列， 串行队列 和 并发队列。

放到串行队列的任务，GCD 会 FIFO（先进先出） 地取出来一个，执行一个，然后取下一个，这样一个一个的执行。

并发队列中的任务根据同步或异步有不同的执行方式。

放到并发队列的任务，GCD 也会 FIFO的取出来，但不同的是，它取出来一个就会放到别的线程，然后再取出来一个又放到另一个的线程。这样由于取的动作很快，忽略不计，看起来，所有的任务都是一起执行的。不过需要注意，GCD 会根据系统资源控制并行的数量，所以如果任务很多，它并不会让所有任务同时执行。

队列与任务的组合

串行队列同步执行

不会创建新线程，任务一个一个按顺序执行。

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("serial_queue",
    DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
for (int i = 0; i<10; i++) {
    dispatch_sync(serialQueue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"%@ 执行任务%d current theard:%@",[NSDate date],i,[NSThread currentThread]);
    });
}

并发队列同步执行

不用等待一个任务执行完毕才开始调度下一个任务，但是同步任务不会开启新的线程，所以也是一个一个的执行。

dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("concurrent_queue",
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i<10; i++) {
    dispatch_sync(concurrentQueue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"%@ 执行任务%d current theard:%@",[NSDate date],i,[NSThread currentThread]);
    });
}

可以看到，程序没有并发执行，而且没有开启新线程，是在主线程执行的。 有没有觉得奇怪呢？为什么向并发队列添加的任务，没有开启新线程，而是在主线程执行的？ 如下解释:

使用dispatch_sync 添加同步任务，必须等添加的block执行完成之后才返回。
既然要执行block，肯定需要线程，要么新开线程执行，要么再已存在的线程（包括当前线程）执行。  
dispatch_sync的官方注释里面有这么一句话：
As an optimization, dispatch_sync() invokes the block on the current thread when possible.
作为优化，如果可能，直接在当前线程调用这个block。
所以一般在大多数情况下，通过dispatch_sync添加的任务，在哪个线程添加就会在哪个线程执行。
上面我们添加的任务的代码是在主线程，所以就直接在主线程执行了。

串行队列异步执行

按顺序来调度任务，任务会创建一个新的线程来执行。

dispatch_queue_t serialQueue = dispatch_queue_create("serial_queue",
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i<10; i++) {
    dispatch_async(serialQueue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"%@ 执行任务%d current theard:%@",[NSDate date],i,[NSThread currentThread]);
    });
}

• 在主线程向自定义的串行队列添加的异步任务，会开一个新线程
• 在非主线程向自定义的串行队列添加的异步任务，直接在当期线程执行

使用dispatch_async函数添加到serial dispatch queue中的任务，一般会(不一定)新开一个线程，但是不同的异步任务用的是同一个线程。

并发队列异步执行

会创建多个线程，操作并发无序执行。

dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("concurrent_queue",
DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
for (int i = 0; i<10; i++) {
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"%@ 执行任务%d current theard:%@",[NSDate date],i,[NSThread currentThread]);
    });
}

全局队列同步执行

操作不会新建线程，操作顺序执行。

dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
for (int i = 0; i<10; i++) {
    dispatch_sync(globalQueue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"%@ 执行任务%d current theard:%@",[NSDate date],i,[NSThread currentThread]);
    });
}

全局队列异步执行

创建多个线程，操作无序执行。

dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
for (int i = 0; i<10; i++) {
    dispatch_async(globalQueue, ^{
        sleep(1);
        NSLog(@"%@ 执行任务%d current theard:%@",[NSDate date],i,[NSThread currentThread]);
    });
}

主线程同步执行

主线程不会结束，主队列中的同步操作永远不会被执行，会死锁。

viewDidLoad算是一个完整的任务，而block里面算第二个任务，主队列的顺序是[viewDidLoad、block]。所以block要等viewDidLoad执行完才能执行，但是viewDidLoad里又有一个同步任务block需要执行完才能执行下去。这样就造成了互相等待，最终形成死锁。

- (void)viewDidLoad {
    NSLog(@"任务1");
    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@ 执行任务2 current theard:%@",[NSDate date],[NSThread         currentThread]);
    });
    NSLog(@"任务1");
}

主线程主队列异步执行

- (void)viewDidLoad {
    NSLog(@"任务1");
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@ 执行任务2 current theard:%@",[NSDate date],[NSThread         currentThread]);
    });
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@ 执行任务3 current theard:%@",[NSDate date],[NSThread         currentThread]);
    });
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@ 执行任务4 current theard:%@",[NSDate date],[NSThread         currentThread]);
    });
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"%@ 执行任务5 current theard:%@",[NSDate date],[NSThread         currentThread]);
    });
    NSLog(@"任务6");
}

test[96860:10845080] 任务1
test[96860:10845080] 任务6
test[96860:10845080] 2021-03-18 03:24:05 +0000 执行任务2 current theard:<NSThread: 0x600000fe0180>{number = 1, name = main}
test[96860:10845080] 2021-03-18 03:24:05 +0000 执行任务3 current theard:<NSThread: 0x600000fe0180>{number = 1, name = main}
test[96860:10845080] 2021-03-18 03:24:05 +0000 执行任务4 current theard:<NSThread: 0x600000fe0180>{number = 1, name = main}
test[96860:10845080] 2021-03-18 03:24:05 +0000 执行任务5 current theard:<NSThread: 0x600000fe0180>{number = 1, name = main}

参考

iOS多线程 串行队列、并发队列以及同步执行、异步执行