iOS 多线程（二）：GCD 基础与源码剖析（上）
2023-09-19 23:03:11
掌握 GCD：提升 iOS 多线程应用性能的秘诀
前言
随着移动应用程序开发的蓬勃发展，性能优化已成为提供卓越用户体验的关键。Grand Central Dispatch (GCD) 是 iOS 中强大的多线程机制，它赋予开发人员有效利用设备多核心的能力，从而提升应用程序的响应性和流畅性。本文将深入探究 GCD 的基础原理，源码分析和性能优化技巧，帮助您充分发挥其潜力。
GCD 基础
GCD 是一个底层 C 语言库，它为管理并行任务和线程提供了全面的框架。其核心概念包括：
队列： 队列是 GCD 中的重要元素，负责以先进先出（FIFO）的方式处理任务。队列分为两类：
- 串行队列： 任务按顺序执行，一次只能执行一个任务。
- 并发队列： 任务可以同时执行，充分利用设备上的可用线程。
任务： 任务是需要执行的代码块，通常包装在包含任务逻辑的块中。
分派： 将任务添加到队列的过程称为分派。GCD 提供多种分派函数，用于指定任务执行的队列、优先级和执行时间。
同步与异步： 同步任务会在分派函数返回之前完成执行，而异步任务会在分派后立即返回，在后台执行。
GCD 源码剖析
为了深入理解 GCD 的内部运作，让我们剖析其源码中的关键函数：
dispatch_async()： 该函数异步地将任务分派到指定的并发队列。它使用 __dispatch_async_f() 函数，后者在内部设置计时器以在以后执行任务。
示例代码：
dispatch_async(my_concurrent_queue, ^{
// 在并发队列上异步执行任务
});
dispatch_sync()： 该函数同步地将任务分派到指定的串行队列。它使用 __dispatch_sync_f() 函数，后者在当前线程上直接执行任务，直到完成。
示例代码：
dispatch_sync(my_serial_queue, ^{
// 在串行队列上同步执行任务
});
dispatch_group_async()： 该函数将任务分派到指定的并发队列，并将其添加到指定的 dispatch group 中。dispatch group 用于跟踪并发任务的执行状态。
示例代码：
dispatch_group_t my_dispatch_group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(my_dispatch_group, my_concurrent_queue, ^{
// 在并发队列上异步执行任务
});
dispatch_group_wait()： 该函数阻塞当前线程，直到指定的 dispatch group 中的所有任务完成。
示例代码：
dispatch_group_wait(my_dispatch_group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
// 等待所有任务完成
性能优化
在使用 GCD 时，遵循最佳实践至关重要，以优化应用程序性能：
- 避免创建不必要的队列和任务。
- 尽量使用串行队列，避免数据竞争。
- 平衡任务分配，防止队列饥饿或过度使用。
- 使用 dispatch group 同步任务并管理并发性。
结论
GCD 是 iOS 中处理多线程的强大工具。通过理解其基础原理、源码剖析和性能优化技巧，开发人员可以有效利用 GCD 的功能，提升应用程序的整体性能。掌握 GCD 的精髓将使您能够构建响应迅速、流畅高效的移动应用程序，满足用户对卓越移动体验的期望。
常见问题解答
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GCD 和 NSOperationQueue 有什么区别？
GCD 是一个底层 C 库，提供低级的线程管理，而 NSOperationQueue 是一个高级框架，它构建在 GCD 之上，提供更高级别的线程抽象。 -
如何调试 GCD 代码？
使用 Instruments 中的 Grand Central Dispatch Instrument，您可以可视化和调试 GCD 代码，分析队列和任务的行为。 -
GCD 中的死锁如何处理？
死锁通常是由不恰当的线程同步造成的。确保在不同线程之间协调访问共享资源，并使用 dispatch groups 来管理任务的依赖性。 -
GCD 队列中任务的执行顺序是什么？
队列中的任务按照添加到队列的顺序执行。但是，并发队列可以并行执行任务，因此任务的执行顺序可能会根据可用线程而有所不同。 -
如何在 GCD 中处理优先级任务？
GCD 允许您为任务指定优先级。使用 dispatch_set_target_queue() 函数可以将任务分派到具有特定优先级的队列。
