GCD编程学习笔记

一、相关概念

GCD全称Grand Central Dispatch，是Apple提供的一套低层API，提供了一种新的方法来进行并发程序编写。GCD有点像NSOperationQueue，但它比NSOpertionQueue更底层更高效，并且它不是Cocoa框架的一部分。GCD的API很大程度上基于block，当然，GCD也可以脱离block来使用，比如使用传统c机制提供函数指针和上下文指针。实践证明，当配合block使用时，GCD非常简单易用且能发挥其最大能力。

二、初步使用

1、队列：GCD使程序员可以不直接和线程打交道，而是通过把任务分配给dispatch queues，然后让这些queues去执行task，其中涉及到的三种队列如下：

1）、main queue：main_queue 与主线程功能相同，提交至main queue的任务会在主线程中执行，这是一个串行队列，使用dispatch_get_main_queue()获取；

2）、Global queues：全局队列是并发队列，并由整个进程共享，进程中存在三个全局队列：高、中（默认）、低三个优先级队列，使用dispatch_get_global_queue()获取；

3）、用户队列：GCD并不这样称呼这种队列, 但是没有一个特定的名字来形容这种队列，所以称其为用户队列，它是用函数dispatch_queue_create()创建的串行队列。

        // main_queue 与主线程功能相同，串行
        dispatch_queue_t mQueue =dispatch_get_main_queue();
        // 全局队列是并发队列,并行
        dispatch_queue_t gQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
        // 用户队列，串行
        dispatch_queue_t oQueue = dispatch_queue_create("com.fcplay.MyQueue", NULL);

注意：dispatch_get_global_queue的第一个参数可为DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW、DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT和DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH，分别代表高、中（默认）、低三种级别队列，区别就是CPU时间片的不同，至于第二个参数，被保留了，所以一直是0就对了；dispatch_queue_create的第一个参数要保证其为全局唯一，Apple官方就推荐使用反DNS的格式来命名，这纯是为了debug，这些名字会在崩溃日志中被显示出来，也可以被调试器调用，这在调试中会很有用，第二个参数目前还不支持，传入NULL就行了。

2、dispatch_async与dispatch_sync：这两货主要用于提交Job（作业，就是干活），也就是说当我们想向一个队列提交Job时，只要调用这个函数，传入一个队列和一个block就OK了。但他们也有很大区别，从名字上看就可以看出前者是异步的，后者是同步的，也就是说dispatch_async 函数在调用后会立即返回, block会在后台异步执行；而dispatch_sync会等待block中的代码执行完成才返回。

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@"Call1");
    });
    NSLog(@"Call2");

这肯定是先Call2再Call1；

    dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];
        NSLog(@"Call1");
    });
    NSLog(@"Call2");

这里打印就是Call1再Call2。另外关于dispatch_sync这个方法，我们还需要知道一个原则，就是当你在方法中使用同步分配时，GCD就会把这个task放到你声明的这个方法所属的线程中去运行。例如上面dispatch_sync这段代码，我们会发现这个任务会被放在主线程中运行。苹果这这样解释的：As an optimization, this function invokes the block on the current thread when possible. 如果我们还是想让它在一个并发队列中执行，怎么办呢？借助dispatch_async这货吧，这里卡你个例子：

dispatch_queue_t concurrentQueue =   
        dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
dispatch_async(concurrentQueue,^{  
    dispatch_sync(concurrentQueue, printFrom1To1000);   
    dispatch_sync(concurrentQueue, printFrom1To1000);  
});

可以看到，先异步，然后里面再嵌同步，这样就可以保证你的同步分配的任务不会在主线程中运行了。

3、dispatch group：可以用来将多个block组成一组以监测这些Block全部完成或者等待全部完成时发出的消息。它使用函数dispatch_group_create来创建，然后使用函数dispatch_group_async来将block提交至一个dispatch queue，同时将它们添加至一个组。例如很多情况下，我们可能需要在做完一系列工作后，最后来一个函数汇总，如下代码：

    for(id obj in array)  
        [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
    [self doSomethingWith:array];

这时候如果直接使用dispatch_async就悲剧了，如下面的写法是达不到效果的：

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
    for(id obj in array)  
        dispatch_async(queue, ^{  
            [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
        }); 
    [self doSomethingWith:array];

被告诉我你直接用dispatch_sync，咱要异步啊。除了dispatch_sync我们还可以使用dispatch_group_t group配合 dispatch_group_wait来实现：

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();  
    for(id obj in array)  
        dispatch_group_async(group, queue, ^{  
            [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
        });  
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);  
    dispatch_release(group);  
    [self doSomethingWith:array];

这段代码中，dispatch_group_wait用于阻塞等待对array中的obj都执行完doSomethingIntensiveWith后再往下执行，其实很多时候我们还可以用dispatch_group_notify实现更完美的方案：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();  
for(id obj in array)  
    dispatch_group_async(group, queue, ^{  
        [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
    });  
dispatch_group_notify(group, queue, ^{  
    [self doSomethingWith:array];  
});  
dispatch_release(group);

4、dispatch_apply：对于同步执行，GCD还有一个简化方法叫做dispatch_apply，用于执行某个代码片段N次，如：

    dispatch_apply(5, globalQ, ^(size_t index) {
    // 执行5次
    });

这里还用上面例子可以这样实现：

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
        dispatch_apply([array count], queue, ^(size_t index){  
            [self doSomethingIntensiveWith:[array objectAtIndex:index]];  
        });  
        [self doSomethingWith:array];

异步怎么办？只要用dispatch_async函数将所有代码推到后台就行了，如下：

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
    dispatch_async(queue, ^{  
        dispatch_apply([array count], queue, ^(size_t index){  
            [self doSomethingIntensiveWith:[array objectAtIndex:index]];  
        });  
        [self doSomethingWith:array];  
    });

5、dispatch_barrier_async：是在前面的任务执行结束后它才执行，而且它后面的任务等它执行完成之后才会执行。

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.fcplay.MyQueue", NULL); 
dispatch_async(queue, ^{ 
    [NSThread sleepForTimeInterval:2]; 
    NSLog(@"dispatch_async1"); 
}); 
dispatch_async(queue, ^{ 
    [NSThread sleepForTimeInterval:4]; 
    NSLog(@"dispatch_async2"); 
}); 
dispatch_barrier_async(queue, ^{ 
    NSLog(@"dispatch_barrier_async"); 
    [NSThread sleepForTimeInterval:4]; 
 
}); 
dispatch_async(queue, ^{ 
    [NSThread sleepForTimeInterval:1]; 
    NSLog(@"dispatch_async3"); 
});

运行结果如下，请注意执行的时间：

2014-02-14 14:20:33.967 gcdTest[45547:11203] dispatch_async1
2014-02-14 14:20:35.967 gcdTest[45547:11303] dispatch_async2
2014-02-14 14:20:35.967 gcdTest[45547:11303]dispatch_barrier_async
2014-02-14 14:20:40.970 gcdTest[45547:11303] dispatch_async3

6、其他：还有dispatch_once_t、dispatch_time_t之类的看下面代码

 // 一次性执行：
 static dispatch_once_t onceToken;
 dispatch_once(&onceToken, ^{
     // code to be executed once
 });
 // 延迟2秒执行：
 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
 });

三、使用例子

1、简单下载图片并显示

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; 
         }); 
    } 
});

当然你采用这样的结构来写：

    dispatch_queue_t concurrentQueue =  
      dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{  
      __block UIImage *image = nil;  
      dispatch_sync(concurrentQueue, ^{  
        /* Download the image here */  
      });  
      dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{  
        /* Show the image to the user here on the main queue*/  
      });  
    });

2、带提示下载图片

  //显示loading
  self.indicator.hidden = NO;
  [self.indicator startAnimating];
  //进入异步线程
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
      //异步下载图片
      NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://anImageUrl"];
      NSData * data = [NSData dataWithContentsOfURL:url];
      //网络请求之后进入主线程
      dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
          //关闭loading
          [self.indicator stopAnimating];
          self.indicator.hidden = YES;
          if (data) {//显示图片
              self.imageView.image = [UIImage imageWithData:data];
          }
      });
  });

3、贴几段斯坦福大学关于gcd的代码，这段代码逐步演示了如何修正错误，其中用到的既是串行队列。这个是原始代码：

    - (void)viewWillAppear:(BOOL)animated  
    {  
        NSData *imageData = [FlickrFetcher imageDataForPhotoWithURLString:photo.URL];  
        UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];  
        self.imageView.image = image;  
        self.imageView.frame = CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height);  
        self.scrollView.contentSize = image.size;  
    }

这个是采用gcdd的代码，里面有错误3处：

    - (void)viewWillAppear:(BOOL)animated  
    {  
        dispatch_queue_t downloadQueue = dispatch_queue_create(“Flickr downloader”, NULL);  
        dispatch_async(downloadQueue, ^{  
             NSData *imageData = [FlickrFetcher imageDataForPhotoWithURLString:photo.URL];  
             UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];  
             self.imageView.image = image;  
             self.imageView.frame = CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height);  
             self.scrollView.contentSize = image.size;  
        });  
    }

第一个错误，UI更新只能在主线程中 Problem! UIKit calls can only happen in the main thread!
改正后如下：

- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated  
{  
    dispatch_queue_t downloadQueue = dispatch_queue_create(“Flickr downloader”, NULL);  
    dispatch_async(downloadQueue, ^{  
         NSData *imageData = [FlickrFetcher imageDataForPhotoWithURLString:photo.URL];  
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
             UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];  
             self.imageView.image = image;  
             self.imageView.frame = CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height);  
             self.scrollView.contentSize = image.size;  
         });  
}); }

第二个错误，NSManagedObjectContext并不是线程安全的，gcd中访问成员变量有危险
Problem! NSManagedObjectContext is not thread safe,
so we can’t call photo.URL in downloadQueue’s t
改正后如下：

    - (void)viewWillAppear:(BOOL)animated  
    {  
      NSString *url = photo.URL; 
        dispatch_queue_t downloadQueue = dispatch_queue_create(“Flickr downloader”, NULL);  
        dispatch_async(downloadQueue, ^{  
            NSData *imageData = [FlickrFetcher imageDataForPhotoWithURLString:url]; 
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{  
                UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];  
                self.imageView.image = image;  
                self.imageView.frame = CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height);  
                self.scrollView.contentSize = image.size;  
    }); });  
    }

第三个错误，队列创建后没有释放，内存泄露，改正后：

    - (void)viewWillAppear:(BOOL)animated  
    {  
        NSString *url = photo.URL;  
        dispatch_queue_t downloadQueue = dispatch_queue_create(“Flickr downloader”, NULL);  
        dispatch_async(downloadQueue, ^{  
            NSData *imageData = [FlickrFetcher imageDataForPhotoWithURLString:url];  
            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{  
                UIImage *image = [UIImage imageWithData:imageData];  
                self.imageView.image = image;  
                self.imageView.frame = CGRectMake(0, 0, image.size.width, image.size.height);  
                self.scrollView.contentSize = image.size;  
    }); });  
       dispatch_release(downloadQueue); //won’t actually go away until queue is empty }

四、总结

GCD极大地方便了iOS开发者使用多线程来完成数据与UI的交互，且充分利用了当今处理器的多核功能，既提高了效率又方便了使用。最后特别提醒NSManagedObjectContext并不是线程安全的，gcd中访问成员变量有危险。另外dispatch_sync这货有一个原则，就是当你在方法中使用同步分配时，GCD就会把这个task放到你声明的这个方法所属的线程中去运行。善用dispatch_sync和dispatch_async能给予你很多意想不到的方便。

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