深入剖析iOS中GCD之妙：从原理到实践应用

IOS

2024-02-20 02:54:04

iOS 中的 GCD：多线程编程的利器

什么是 GCD？

GCD（Grand Central Dispatch）是苹果公司专为 iOS 多核并行运算而设计的 C 语言 API。它旨在简化多线程编程，为任务调度和执行提供高效的解决方案。GCD 以其易用性、可扩展性和高性能而著称。

GCD 的工作原理

GCD 采用队列（queue）和任务（task）机制进行并行处理。任务被放入队列中等待执行，GCD 根据设定的调度策略将任务分配给线程，实现任务的并发执行。

GCD 的优势

易用性： GCD 提供了直观易懂的 API，便于开发者理解和使用，降低了多线程编程的复杂性。
可扩展性： GCD 可以轻松扩展到多核处理器，提高并行任务的执行效率。
高性能： GCD 利用多核处理器的优势，提高应用程序的性能。
支持多种调度策略： GCD 支持串行（serial）和并行（concurrent）队列，以及多种调度策略，让开发者能够灵活地控制任务的执行顺序和并发程度。

GCD 的实践应用

创建队列

GCD 提供了三种创建队列的方式：

串行队列（serial queue）： 任务按照先进先出的（FIFO）顺序执行，同一时刻只能执行一个任务。

// 创建串行队列
let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.example.serialQueue")

并行队列（concurrent queue）： 任务可以并发执行，没有顺序限制。

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

全局队列（global queue）： 苹果公司提供的一组系统级队列，可以提高任务执行速度。

// 创建全局队列
let globalQueue = DispatchQueue.global()

提交任务

使用 async 函数将任务提交到队列中。任务的执行方式取决于队列的类型。在串行队列中，任务按照先进先出的顺序执行；在并行队列中，任务可以并发执行。

// 提交任务到串行队列
serialQueue.async {
    // 任务代码
}

// 提交任务到并行队列
concurrentQueue.async {
    // 任务代码
}

// 提交任务到全局队列
globalQueue.async {
    // 任务代码
}

同步与异步任务

GCD 支持同步任务和异步任务。同步任务将在当前线程中立即执行，而异步任务则会在新线程中执行，不会阻塞当前线程。

同步任务：

// 同步任务
serialQueue.sync {
    // 任务代码
}

异步任务：

// 异步任务
serialQueue.async {
    // 任务代码
}

任务组

任务组允许将多个任务组合成一个任务组，并在所有任务执行完成后执行特定的操作。

// 创建任务组
let taskGroup = DispatchGroup()

// 向任务组添加任务
taskGroup.enter()
serialQueue.async {
    // 任务代码
    taskGroup.leave()
}

// 等待所有任务执行完成
taskGroup.wait()

// 任务组执行完成后执行的操作
taskGroup.notify(queue: serialQueue) {
    // 操作代码
}