Swift - 多线程实现方式 - Grand Central Dispatch(GCD)

1,Swift继续使用Object-C原有的一套线程,包括三种多线程编程技术:

(1)Thread

(2)Cocoa Operation(Operation和OperationQueue)

(3)Grand Central Dispath(GCD)

2,本文着重介绍Grand Central Dispath(GCD)

GCD是Apple开发的一个多核编程的解决方法,基本概念就是dispatch queue(调度队列),queue是一个对象,它可以接受任务,并将任务以先到先执行的顺序来执行。dispatch queue可以是并发的或串行的。GCD的底层依然是用线程实现,不过我们可以不用关注实现的细节。其优点有如下几点:

(1)易用:GCD比thread更简单易用。基于block的特效使它能极为简单地在不同代码作用域之间传递上下文。

(2)效率:GCD实现功能轻量,优雅,使得它在很多地方比专门创建消耗资源的线程更加实用且快捷。

(3)性能:GCD自动根据系统负载来增减线程数量,从而减少了上下文切换并增加了计算效率。

(4)安全:无需加锁或其他同步机制。

本文代码已全部更新至Swift3。


3,GCD三种创建队列的方法

(1)自己创建一个队列

第一个参数代表队列的名称,可以任意起名

第二个参数代表队列属于串行还是并行执行任务

串行队列一次只执行一个任务。一般用于按顺序同步访问,但我们可以创建任意数量的串行队列,各个串行队列之间是并发的。

并行队列的执行顺序与其加入队列的顺序相同。可以并发执行多个任务,但是执行完成的顺序是随机的。

//创建串行队列let serial = DispatchQueue(label:"serialQueue1")

//创建并行队列let concurrent = DispatchQueue(label:"concurrentQueue1", attributes: .concurrent)

(2)获取系统存在的全局队列 

Global Dispatch Queue有4个执行优先级:

.userInitiated  高

.default  正常

.utility  低

.background 非常低的优先级(这个优先级只用于不太关心完成时间的真正的后台任务)


let globalQueue = DispatchQueue.global(qos: .default)

(3)运行在主线程的Main Dispatch Queue 

正如名称中的Main一样,这是在主线程里执行的队列。因为主线程只有一个,所有这自然是串行队列。一起跟UI有关的操作必须放在主线程中执行。

let mainQueue = DispatchQueue.main

4,添加任务到队列的两种方法 

(1)async异步追加Block块(async函数不做任何等待)

DispatchQueue.global(qos: .default).async {

    //处理耗时操作的代码块...print("do work")


    //操作完成,调用主线程来刷新界面    DispatchQueue.main.async {

        print("main refresh")

    }

}

(2)sync同步追加Block块 

同步追加Block块,与上面相反。在追加Block结束之前,sync函数会一直等待,等待队列前面的所有任务完成后才能执行追加的任务。

//添加同步代码块到global队列//不会造成死锁,但会一直等待代码块执行完毕DispatchQueue.global(qos: .default).sync {

    print("sync1")

}

print("end1")

//添加同步代码块到main队列//会引起死锁//因为在主线程里面添加一个任务,因为是同步,所以要等添加的任务执行完毕后才能继续走下去。但是新添加的任务排在//队列的末尾,要执行完成必须等前面的任务执行完成,由此又回到了第一步,程序卡死DispatchQueue.main.sync {

    print("sync2")

}

print("end2")

5,暂停或者继续队列

这两个函数是异步的,而且只在不同的blocks之间生效,对已经正在执行的任务没有影响。

suspend()后,追加到Dispatch Queue中尚未执行的任务在此之后停止执行。

而resume()则使得这些任务能够继续执行。

//创建并行队列let conQueue = DispatchQueue(label:"concurrentQueue1", attributes: .concurrent)//暂停一个队列conQueue.suspend()//继续队列conQueue.resume()

6,只执行一次

过去dispatch_once中的代码块在应用程序里面只执行一次,无论是不是多线程。因此其可以用来实现单例模式,安全,简洁,方便。

//往dispatch_get_global_queue队列中添加代码块,只执行一次var predicate:dispatch_once_t =0dispatch_once(&predicate, { () -> Voidin//只执行一次,可用于创建单例println("work")

})

在Swift3中,dispatch_once被废弃了,我们要替换成其他全局或者静态变量和常量.

privatevar once1:Void = {

    //只执行一次print("once1")

}()

privatelazy var once2:String = {

    //只执行一次,可用于创建单例print("once2")

    return"once2"}()

7,asyncAfter 延迟调用

asyncAfter 并不是在指定时间后执行任务处理,而是在指定时间后把任务追加到queue里面。因此会有少许延迟。注意,我们不能(直接)取消我们已经提交到 asyncAfter 里的代码。

//延时2秒执行DispatchQueue.global(qos: .default).asyncAfter(deadline: DispatchTime.now() +2.0) {

    print("after!")

}

如果需要取消正在等待执行的Block操作,我们可以先将这个Block封装到DispatchWorkItem对象中,然后对其发送cancle,来取消一个正在等待执行的block。

//将要执行的操作封装到DispatchWorkItem中let task = DispatchWorkItem { print("after!") }//延时2秒执行DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: DispatchTime.now() +2, execute: task)//取消任务task.cancel()

8,多个任务全部结束后做一个全部结束的处理

async(group:):用来监视一组block对象的完成,你可以同步或异步地监视

notify():用来汇总结果,所有任务结束汇总,不阻塞当前线程

wait():等待直到所有任务执行结束,中途不能取消,阻塞当前线程

//获取系统存在的全局队列let queue = DispatchQueue.global(qos: .default)//定义一个grouplet group = DispatchGroup()//并发任务,顺序执行queue.async(group: group) {

    sleep(2)

    print("block1")

}

queue.async(group: group) {

    print("block2")

}

queue.async(group: group) {

    print("block3")

}

//1,所有任务执行结束汇总,不阻塞当前线程group.notify(queue: .global(), execute: {

    print("group done")

})

//2,永久等待,直到所有任务执行结束,中途不能取消,阻塞当前线程group.wait()

print("任务全部执行完成")

9,concurrentPerform 指定次数的Block最加到队列中

DispatchQueue.concurrentPerform函数是sync函数和Dispatch Group的关联API。按指定的次数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等待全部处理执行结束。

因为concurrentPerform函数也与sync函数一样,会等待处理结束,因此推荐在async函数中异步执行concurrentPerform函数。concurrentPerform函数可以实现高性能的循环迭代。

//获取系统存在的全局队列let queue = DispatchQueue.global(qos: .default)

//定义一个异步步代码块queue.async {

    //通过concurrentPerform,循环变量数组DispatchQueue.concurrentPerform(iterations:6) {(index) -> Voidin        print(index)

    }


    //执行完毕,主线程更新    DispatchQueue.main.async {

        print("done")

    }

}

10,信号,信号量

DispatchSemaphore(value: ):用于创建信号量,可以指定初始化信号量计数值,这里我们默认1.

semaphore.wait():会判断信号量,如果为1,则往下执行。如果是0,则等待。

semaphore.signal():代表运行结束,信号量加1,有等待的任务这个时候才会继续执行。

//获取系统存在的全局队列let queue = DispatchQueue.global(qos: .default)

//当并行执行的任务更新数据时,会产生数据不一样的情况foriin1...10 {

    queue.async {

        print("\(i)")

    }

}

//使用信号量保证正确性//创建一个初始计数值为1的信号let semaphore = DispatchSemaphore(value:1)foriin1...10 {

    queue.async {

        //永久等待,直到Dispatch Semaphore的计数值 >= 1        semaphore.wait()

        print("\(i)")

        //发信号,使原来的信号计数值+1        semaphore.signal()

    }

}


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