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GCD(Swift)

原文链接
这篇文主要想总结下多线程在 swift 中的使用,先看下基本概念
进程

进程指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位,它是由一组机器指令、数据和堆栈等组成的,是一个能独立运行的活动实体
线程

线程是进程的基本执行单元,一个进程(程序)的所有任务都在线程中执行。
队列

队列,又称为伫列(queue),是先进先出(FIFO, First-In-First-Out)的线性表。在具体应用中通常用链表或者数组来实现。队列只允许在后端(称为 rear)进行插入操作,在前端(称为 front)进行删除操作。队列的操作方式和堆栈类似,唯一的区别在于队列只允许新数据在后端进行添加。
同步 / 异步

可以这么理解:(知乎)

假如你要做两件事,烧水、刷牙
同步:你烧水,等水烧开了你再去刷牙
异步:你烧水,不等水烧开就去刷牙了,水烧开了会发出声音告诉你(callback),然后你再处理水烧开之后的事情

只要你是个正常人,都会选择第二种 , 当然也有特殊情况,那个人喜欢用热水刷牙
并发

指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。可以在某条线程和其他线程之间反复多次进行上下文切换,看上去就好像一个 CPU 能够并且执行多个线程一样。其实是伪异步。
线程队列中并行 / 串行

串行队列:串行队列的特点是队列内的线程是一个一个执行,直到结束。并行队列:并行队列的特点是队列中所有线程的执行结束时必须是一块的,队列中其他线程执行完毕后,会阻塞当前线程等待队列中其他线程执行,然后一块执行完毕。

如何使用

DispatchQueue.global().async {

print(“do something in global \(Thread.current)”)

DispatchQueue.main.async {

print(“do something in main \(Thread.current)”)
}
}
这里使用了全局的队列执行一些任务,然后切回主队列 , 这里要注意主队列是运行在主线程上的任务堆栈。
自定义队列
除了使用全局队列外我们还可以使用自定义的队列
let q = DispatchQueue(label: “com.felix.felix”)
初始化一个队列最简单的方式就是声明它的标签。
async
打开 Xcode, 新建一个 commandLineTool 工程、打开 main.swift
let q = DispatchQueue(label: “com.felix.felix”)

q.sync {
(1…5).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
}
q.async {
(6…10).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
}
(11…15).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})

先声明一个队列, 使用 sync 添加一个同步的任务输出 1 到 5, 使用 async 异步输出 6 到 10, 同时在主线程打印 11 到 15。
按下 command+ R 运行 project,
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 1
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 2
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 3
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 4
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 5
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 11
???? <NSThread: 0x103007940>{number = 2, name = (null)} + 6
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 12
???? <NSThread: 0x103007940>{number = 2, name = (null)} + 7
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 13
???? <NSThread: 0x103007940>{number = 2, name = (null)} + 8
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 14
???? <NSThread: 0x103007940>{number = 2, name = (null)} + 9
???? <NSThread: 0x103103480>{number = 1, name = main} + 15
???? <NSThread: 0x103007940>{number = 2, name = (null)} + 10
Program ended with exit code: 0
我们可以看到,???? 代表的任务全部是优先执行的, 这说明 sync 添加的任务会阻塞当前线程, 在看到???? 和???? 是均匀分部的, 这是由于 async 添加的任务会默认加入由系统管理的线程池, 异步执行。
优先级 QoS

当多个队列同时执行的时候, 系统需要知道哪个队列优先级更高, 才能优先安排计算资源给他, 我们可以这样定义优先级:
let q = DispatchQueue(label: “com.felix.felix”, qos: DispatchQoS.background)
初始化的时候加上 qos 参数,qos(quality of service)从字面上理解就是「服务质量」,在 swift 中是这样定义的:
public enum QoSClass {

@available(OSX 10.10, iOS 8.0, *)
case background

@available(OSX 10.10, iOS 8.0, *)
case utility

@available(OSX 10.10, iOS 8.0, *)
case `default`

@available(OSX 10.10, iOS 8.0, *)
case userInitiated

@available(OSX 10.10, iOS 8.0, *)
case userInteractive

case unspecified

@available(OSX 10.10, iOS 8.0, *)
public init?(rawValue: qos_class_t)

@available(OSX 10.10, iOS 8.0, *)
public var rawValue: qos_class_t {get}
}

User Interactive:和用户交互相关,比如动画等等优先级最高。比如用户连续拖拽的计算
User Initiated:需要立刻的结果,比如 push 一个 ViewController 之前的数据计算
Utility:可以执行很长时间,再通知用户结果。比如下载一个文件,给用户下载进度。
Background:用户不可见,比如在后台存储大量数据

在选择优先级时可以参考如下判断。

这个任务是用户可见的吗?
这个任务和用户交互有关吗?
这个任务的执行时间有多少?
这个任务的最终结果和 UI 有关系吗?

并发队列

默认情况下添加进 Queue 的任务会串行执行,先执行完一个再执行下一个:
import Foundation

let q = DispatchQueue(label: “com.felix.felix”)

q.async {
(1…5).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
}
q.async {
(6…10).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
}
(11…15).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
运行看下日志输出
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 1
???? <NSThread: 0x100f046f0>{number = 1, name = main} + 11
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 2
???? <NSThread: 0x100f046f0>{number = 1, name = main} + 12
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 3
???? <NSThread: 0x100f046f0>{number = 1, name = main} + 13
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 4
???? <NSThread: 0x100f046f0>{number = 1, name = main} + 14
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 5
???? <NSThread: 0x100f046f0>{number = 1, name = main} + 15
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 6
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 7
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 8
???? <NSThread: 0x102a081a0>{number = 2, name = (null)} + 9
Program ended with exit code: 0
我们可以看到直到???? 都输出完毕才会输出????, 有时候我们想把任务并行执行, 怎么办呢。可以设置 queue 的 Attributes。
let q = DispatchQueue(label: “com.felix.felix”, attributes: DispatchQueue.Attributes.concurrent)
再运行下看看会怎样。
DispatchWorkItem

有的时候, 对于同一个操作我们有可能会放在不同的线程中去执行, 这样我们就可以把这个操作用 DispatchWorkItem 的形式包裹起来, 在不同的线程中执行。
import Foundation

let group = DispatchGroup()

let q = DispatchQueue(label: “com.felix.felix”, attributes: DispatchQueue.Attributes.concurrent)

let item1 = DispatchWorkItem {
(1…5).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
}

let item2 = DispatchWorkItem {
(6…10).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
}

q.async(execute: item1)

q.async(execute: item2)

(11…15).forEach({i in
print(“???? \(Thread.current) + \(i)”)
})
Group 队列组
DispatchGroup 可以用来管理一组队列, 监听所有队列的所有任务都完成的通知, 比较常用的就是在一个页面请求多个接口的时候, 全部请求完再刷新 UI。
总结
总之, 使用 GCD 一方面会提升我们应用的性能, 给用户带来更好的体验, 不过一定要注意线程安全问题。

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