GCD队列源码分析：揭秘并发和同步的秘密

GCD源码分析中篇：深入剖析GCD队列

引言

本文是GCD源码分析系列的第二篇，着重探究GCD队列（Grand Central Dispatch Queue）的底层实现。GCD队列是GCD框架中不可或缺的组件，它负责任务调度、并发和同步控制。通过深入研究GCD队列的源码，我们可以更好地理解GCD的工作原理并优化我们的代码以充分利用其功能。

初始化GCD队列

GCD队列的创建过程从<dispatch/dispatch.h>中的dispatch_queue_create()函数开始。该函数接受以下参数：

• label: 队列的标识符（仅供调试使用）
• attr: 队列的属性（例如优先级、并发性）
• qos_class: 服务质量类（优先级级别）

dispatch_queue_create()函数内部会调用_dispatch_create_private_queue()函数，其中包含了队列创建的底层逻辑。此函数首先分配一个dispatch_queue_s结构，其中包含队列的元数据和状态信息。

队列调度

GCD使用一个称为“队列头”（queue head）的数据结构来跟踪队列中等待执行的任务。队列头包含两个链表：

• run queue: 存储已准备就绪且可以执行的任务
• wait queue: 存储等待依赖任务完成的任务

当任务添加到队列时，它将被插入到wait queue中。当任务的依赖任务完成时，它将被移动到run queue中。

GCD使用称为“调度器”（dispatcher）的线程不断轮询队列头，从run queue中获取任务并将其分配给可用线程执行。调度器在名为“调度循环”（dispatch loop）的循环中运行，它持续检查队列是否有要执行的任务。

并发队列和串行队列

GCD队列有两种类型：并发队列和串行队列。并发队列允许同时执行多个任务，而串行队列一次只能执行一个任务。

并发队列在<dispatch/dispatch.h>中使用DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT属性创建，而串行队列使用DISPATCH_QUEUE_SERIAL属性创建。

同步原语

GCD队列提供了一系列同步原语，用于控制任务之间的执行顺序。这些原语包括：

• dispatch_barrier_async(): 在并发队列中创建屏障，确保在此屏障之前添加的所有任务在屏障之后添加的任务执行之前完成。
• dispatch_sync(): 在串行队列中同步执行任务，直到任务完成。
• dispatch_semaphore_t: 信号量，用于控制同时可以执行的任务数。

总结

通过深入研究GCD队列的源码，我们获得了对GCD内部工作原理的宝贵见解。了解队列的创建、调度和同步机制对于优化我们的代码以充分利用GCD的并发和同步功能至关重要。在下一篇文章中，我们将继续探讨GCD信号量和栅栏等高级特性，以获得对GCD的更全面理解。