多线程（三）GCD中篇：探秘dispatch_async和dispatch_sync的内在机制

2023-09-22 14:12:51

异步与同步任务执行：dispatch_async 与 dispatch_sync 深入解析

在多线程编程中，有效管理任务执行的顺序和同步性至关重要。在 Grand Central Dispatch（GCD）中，dispatch_async 和 dispatch_sync 这两个函数扮演着关键角色，分别用于执行异步和同步任务。

同步 vs 异步执行

同步执行 意味着任务按顺序执行，即前一个任务完成后，后一个任务才能开始。异步执行 则相反，任务可以并发执行，不受前一个任务的影响。

dispatch_sync：同步任务执行

dispatch_sync 函数将任务同步提交到指定的队列中执行。这意味着，当前线程将一直阻塞，直到提交的任务执行完毕。只有任务完成并返回结果后，当前线程才能继续执行后续代码。

dispatch_async：异步任务执行

与 dispatch_sync 不同，dispatch_async 函数将任务异步提交到指定的队列中执行。当前线程不会阻塞，而是继续执行后面的代码。提交的任务将在并行队列中并发执行，不受当前线程的影响。

内部机制

dispatch_async 和 dispatch_sync 的内部机制相当复杂，但我们可以通过以下步骤对其进行简化：

任务提交： 当调用 dispatch_async 或 dispatch_sync 时，任务会被封装在一个称为 block 的对象中。block 是一个包含要执行的代码的匿名函数。
队列调度： block 被提交到指定的队列中。队列是一个 FIFO（先进先出）数据结构，用于管理待执行的任务。
线程执行： 当一个线程空闲时，它会从队列中获取一个 block 并执行其中的代码。

对于 dispatch_sync ，当前线程会阻塞，直到提交的任务执行完毕，然后才继续执行后面的代码。对于 dispatch_async ，当前线程不会阻塞，而是继续执行后面的代码，而提交的任务会在并行队列中并发执行。

示例代码

以下是一个示例代码，展示了 dispatch_async 和 dispatch_sync 的用法：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

dispatch_async(queue, ^{
    // 异步任务
});

dispatch_sync(queue, ^{
    // 同步任务
});

在上面的代码中，我们创建了一个全局并行队列。dispatch_async 将一个异步任务提交到该队列，而 dispatch_sync 将一个同步任务提交到该队列。

何时使用 dispatch_async 和 dispatch_sync

dispatch_async 和 dispatch_sync 适用于不同的场景：

使用 dispatch_async： 当任务不需要等待其他任务的结果时，或者任务可以并发执行时。
使用 dispatch_sync： 当任务依赖于其他任务的结果，或者任务需要同步执行时。

注意：

dispatch_sync 不适用于主队列，因为这会导致死锁。
dispatch_async 的任务可能不会立即执行，这取决于队列中待执行任务的数量和可用的线程数。

结论

dispatch_async 和 dispatch_sync 是 GCD 中重要的函数，它们允许我们控制任务的执行顺序和同步性。理解它们的内部机制和适用场景对于编写高效和可维护的多线程代码至关重要。

常见问题解答

Q：什么是同步执行？
A：同步执行意味着任务按顺序执行，即前一个任务完成后，后一个任务才能开始。
Q：什么是异步执行？
A：异步执行意味着任务可以并发执行，不受前一个任务的影响。
Q： dispatch_sync 和 dispatch_async 的主要区别是什么？
A： dispatch_sync 将任务同步提交到队列中，阻塞当前线程，直到任务执行完毕。dispatch_async 将任务异步提交到队列中，允许当前线程继续执行。
Q：在什么情况下应该使用 dispatch_sync ？
A： dispatch_sync 应该在需要同步任务执行时使用，例如，当一个任务依赖于另一个任务的结果时。
Q：在什么情况下应该使用 dispatch_async ？
A： dispatch_async 应该在不需要同步任务执行时使用，例如，当任务可以并发执行时。