iOS多線程系列（3）

在2011的WWDC上，蘋果推出了GCD，從此多線程增加了一種新的方法。GCD要求運行在iOS4.0版本以上或者OS X10.6版本以上。GCD是Grand Central Dispatch的縮寫，是一組用於實現並發編程的C介面。GCD是基於Objective-C的Block的特性開發的，基本的商務邏輯和NSOperation很像。都是添加一個任務到一個隊列，由系統來負責線程的產生和調度。因為直接使用Block，所以使用起來很是方便，降低了多線程開發的門檻。

還是先看一下代碼，和多線程系列（1）裡面同一個例子，用GCD實現如下：

- (void)viewDidLoad{    [super viewDidLoad];       dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{        [self downloadImage:IMAGE_URL];    });}

GCD的調用介面非常簡單，就是將任務提交到Queue裡面。

dispatch_async函數是非同步非阻塞的，調用後會立刻返回，工作由系統線上程池中分配線程去執行。有非同步當然也有同步的，dispatch_sync就是同步的阻塞的API，會一直到添加的任務完成才會返回。

GCD實現多線程確實很簡單，不需要瞭解多線程中的很多細節，而且效率也高。不過disaptch_queue有一些特殊的地方，實際使用中需要瞭解的多一些。dispatch_queue有串列運行和並行運行兩種，顧名思義，串列運行就是任務順序執行，完成一個然後執行下一個，每次只有一個任務在運行；並行運行就是各個任務可以同時運行，同時有多少任務可以並行是根據系統當時的負載決定的，這個開發人員不用關心。

系統提供了3中類型的dispatch queue：

1. main queue

這實際上就是主線程的隊列，所以很明顯，這是一個串列的queue，所有加入main queue的任務都會發動主線程運行，所以加入任務時需要注意不要加入長時間啟動並執行任務。

2. Global queue

我們實際開發中最常用的隊列，是並發隊列。並且有high、default、low三個優先順序（每個優先順序都對應一個獨立的queue）。通過dispatch_get_global_queue這個API可以獲得queue。

3. 自訂queue

dispatch queue是可以自己建立的，通過dispatch_queue_create這個API來建立，dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr attr)這個API的第一個參數是queue的名字，要求不能重複，所以很多時候和java一樣，推薦用倒寫的網域名稱，第二個參數是建立的queue的類型。這裡要指出，在iOS4.3之前，只能建立串列的queue，參數就是傳遞DISPATCH_QUEUE_SERIAL，iOS4.3之後可以建立並行的queue了，參數是DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT。

看到create就會牽涉到記憶體的管理問題，GCD的記憶體管理同樣是用引用計數的方式，不過並不納入iOS的記憶體管理，所以是需要開發人員手動管理的（無論是不是ARC）。

由於有著不同類型的隊列，dispatch_async也可以嵌套使用，還是以同樣的例子，我們也可以這樣寫：

- (void)viewDidLoad{    [super viewDidLoad];    __block UIImage *_image;       dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{        NSData *data = [[NSData alloc] initWithContentsOfURL:[NSURL URLWithString:IMAGE_URL]];        _image = [[UIImage alloc] initWithData:data];        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{            self.imageView.image = _image;        });    });}

這樣就在一段代碼裡面實現了所有的功能，包括後台下載，下載之後重新整理UI，而且簡單清晰。

還有一些常用的API介紹如下：

dispatch_get_current_queue()擷取當前隊列

dispatch_queue_get_label()擷取隊列的名字，如果隊列沒有名字，返回NULL

dispatch_set_target_queue()設定給定對象的目標隊列

dispatch_main()會阻塞主線程等待主隊列main queue中的Block執行結束。

有時我們會遇到運行一系列的任務，當任務全部結束後運行另一個特殊的任務這種情境。如果我們用dispatch_sync方法來串列運行所有的任務可以確定啟動並執行先後順序，但效率就會大大降低；但dispatch_async是非同步非阻塞的，所以代碼如下寫是沒用的，不能保證結束所有任務後那個特殊任務的已耗用時間點。

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

針對這種情況，GCD提供了dispatch group，可以將一組任務集合在一起，等待這組任務完成後再繼續，上面的情境，代碼應該寫成下面的樣子：

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

方法很簡單，就是將並發的任務用dispatch_group_async非同步添加到一個Group和全域隊列中，dispatch_group_wait會等待這些工作完成後在返回。這樣就實現了任務的順序運行，不過dispatch_group_wait是會阻塞線程的，所以如果是主線程，這個API是不能調用的，那麼我們該怎麼辦呢？

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

答案還是很簡單，換一個API，使用dispatch_group_notify這個方法即可。

有的時候我們要同步執行對數組元素的逐個操作，GCD提供了一個簡單的dispatch_apply方法:

    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);    dispatch_apply([array count], queue, ^(size_t index){        [self doWork:obj:[array objectAtIndex:index]];    });    [self doneWork];

在使用dispatch_async方法提交並行的任務時，是無法確定任務的執行順序的，但有時我們確實需要某些工作在某個工作完成之後執行，那麼可以使用Dispatch Barrier介面來實現。

    dispatch_async(queue, block1);    dispatch_async(queue, block2);    dispatch_barrier_async(queue, block3);    dispatch_async(queue, block4);    dispatch_async(queue, block5);

dispatch_barrier_async是非同步，調用後立刻返回。這樣的寫法會保證block1和block2並存執行完成後才會執行block3，完成後再會並行運行block4和block5。

請注意，這裡的queue是一個並行隊列，而且是自訂的那種。

作為蘋果推出的多線程的神器，GCD的內容當然遠遠不止這些。不過通過介紹的最最常用的這些，我們已經可以管中窺豹了。GCD針對各種不同的需求考慮的很全面，並給出了相關的解決方案。開發人員使用GCD應該說是很容易的，所以真正需要關心的就變成了任務怎麼劃分，怎麼運行，是串列還是並行等等。

附上蘋果的Grand Central Dispatch（GCD）Reference文檔，需要深入瞭解的請參考。