GCD 中的同步、异步、串行、并行还傻傻分不清楚?

刚接触 GCD 时,初识同步派发、异步派发、串行队列、并行队列,我们一定有些懵圈,这都是啥跟啥?没关系,现在让我们先从概念,再到具体实例分析这几个概念~

线程 VS 多线程

首先,线程是什么?线程是程序执行流的最小单元,由线程ID,当前指令指针,寄存器和堆栈组成。


线程

如图可以看到,线程是1个 CPU 执行的一条无分叉路径的 CPU 命令列,虽然图上的命令列分散在各处,但是,还是这样一条直线的执行下来,同时只有一条命令在执行。


多线程
而多线程则是同时执行了多条 CPU 命令列,同时可能有多条命令在执行。

那怎么做到多线程呢?
一是可以在某个线程和其他线程之间反复多次进行上下文切换,看上去同一时刻虽然只能执行一条命令,但是同一时间间隔同时执行了多条命令;
二是在多个 CPU 核的情形下,就真的就有多个 CPU 同时执行多条命令,实现多线程。

串行队列 VS 并行队列

GCD 中的队列是用来放置需要执行的任务的,任务的取出遵循队列的先进先出的原则。
GCD 将队列中的任务取出,并放置到对应的线程中执行。

串行队列,同一时刻只有一个任务在执行,后面的任务需要等待正在执行的任务结束,才能执行。
并行队列,同一时刻可以有多个任务在执行,后面的任务不需等待,只要有可以执行任务的线程,就可以执行。其中,执行任务的线程数量取决于当前系统的状态,包括处理数、CPU核数、CPU负荷等系统状态。

同步派发 VS 异步派发

派发指的是将任务追加到指定的队列中,等待 GCD 取出执行。
同步派发 dispatch_sync,一个任务的追加会等待当前任务执行完,再进行。同步,保证了任务执行的顺序。
异步派发 dispatch_async,一个任务的追加不等待当前任务执行完,直接追加在队列中。因为任务的追加不等待,直接追加,也就需要 GCD 为其开启新线程来执行操作

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。

说完了枯燥的理论,让我们结合实际例子具体看看实际的情况~

同步派发串行队列

我新建了一个串行队列,并将打印操作同步派发,并设置了一个 i == 9 的条件断点。
断点处,因为同步派发,没有开启新线程,只有一个线程 Thread1 在执行打印操作;串行队列,同一时刻只有一个线程在执行任务,同步派发保证一个操作进行完,再进行下一个操作。


同步派发串行队列.png
异步派发串行队列

断点处,因为是异步派发,有一个新开启的 Thread3 在执行打印操作;串行操作也按序进行。


异步派发串行队列.png
同步派发并行队列

断点处,因为是同步派发,并没有开启新线程;虽然是并行队列,但是因为没有多余的线程来执行操作,所以任务也按序进行。


同步派发并行队列
异步派发并行队列

断点处,因为同步派发,系统开启了10条线程来执行操作;并行队列也保证了打印操作的同时进行,所以任务同时进行,并没有按添加的顺序。


异步派发并行队列

看完这些再来总结下🤓

同步派发,因为要等待当前任务的进行,所以不需要开启新线程;
异步派发,因为不需等待当前任务,可以开启新线程执行任务。

串行队列,任务一个一个进行,在一条线程中即可完成;
并行队列,可同时进行多个任务,会在多条线程中进行。

参考文章:
进程/多线程/同步任务/异步任务/串行队列/并行队列

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