为什么GSD中对异步函数使用GCD是标准操作？

2023-12-26 23:09:47

GCD 中异步函数的魔力：深入探秘

在现代软件开发的世界中，并发编程变得至关重要，因为它可以大幅提高程序的性能和效率。GCD（Grand Central Dispatch）作为苹果开发的强大工具，在并发编程中发挥着举足轻重的作用。在本文中，我们将深入探讨 GCD 中异步函数的魅力，带你领略其如何简化并发编程，提升你的应用程序性能。

认识异步函数：并发的福音

传统的同步函数在调用时会一直阻塞，直至函数执行完毕。这会拖慢程序的运行，尤其是在需要处理大量耗时任务时。异步函数的出现打破了这一局面，它不会阻塞调用线程，而是将任务提交给 GCD 托管的队列，待任务完成后再通过回调函数通知调用线程。

这种异步机制为程序带来以下优势：

提高并发性能： 异步函数允许任务同时执行，充分利用多核处理器的优势，大幅提高程序的并发性能。
避免死锁： 异步函数不阻塞调用线程，有效避免了死锁的发生，即多个线程相互等待，导致程序陷入僵局。
编程模型简化： 异步函数的编程模型非常简洁明了，开发者只需将任务提交给 GCD 队列，无需关心任务执行的具体细节，即可享受异步执行的优势。

揭秘异步函数的实现原理

GCD 中异步函数的实现原理主要包含以下几个方面：

线程调度： GCD 使用一个线程池来管理线程，线程池中的线程负责执行任务。当任务提交给 GCD 队列时，GCD 会从线程池中选择一个空闲线程来执行该任务。
任务执行： 任务执行时，GCD 将任务封装成一个任务对象，其中包含任务代码、任务参数以及任务回调函数。GCD 将任务对象提交给执行队列，由线程池中的线程执行。
回调函数执行： 当任务执行完毕后，GCD 会调用任务对象中的回调函数，将任务结果传递给回调函数。回调函数可以在任务执行完成后的任意时刻执行，不会阻塞调用线程。

避免死锁：洞悉成因和预防措施

死锁是指两个或多个线程相互等待，导致彼此无法继续执行的情况。在 GCD 中，死锁的产生主要有以下两种情况：

同步函数和异步函数的嵌套调用： 如果在一个同步函数中调用了一个异步函数，那么同步函数会一直阻塞，直到异步函数执行完毕才返回。如果异步函数又在执行过程中调用了同步函数，那么就会产生死锁。
多个线程同时访问共享资源： 如果多个线程同时访问共享资源，并且对共享资源进行了修改，那么就可能产生死锁。例如，如果两个线程同时修改同一个变量，那么就有可能导致数据不一致，从而产生死锁。

为避免死锁，我们需要：

避免在同步函数中调用异步函数，或者在异步函数中调用同步函数。
对于共享资源，采用同步机制保证数据一致性，例如使用锁或信号量。

GCD 中单例的优雅实现

单例模式是软件设计中的一种常见模式，用于确保一个类只有一个实例。GCD 为单例模式的实现提供了简洁高效的解决方案。

dispatch_once_t： 这是一个特殊的变量，用于保证代码块只执行一次。
静态变量： 单例实例通常存储在静态变量中，该变量在程序启动时创建，在程序运行期间一直存在。
dispatch_once() 函数： 该函数用于执行代码块。如果代码块之前已经执行过，dispatch_once() 函数会直接返回，否则会执行代码块。
dispatch_main_queue() 函数： 该函数用于获取主队列，用于在主线程上执行任务。
同步函数： 通常使用同步函数来确保单例实例的唯一性，同步函数会在调用时阻塞，直至函数执行完毕才返回。

实战指南：代码示例

以下代码示例演示了 GCD 中异步函数的使用：

// 异步函数
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    // 耗时的任务
    
    // 回调函数
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 更新 UI
    });
});

在这个示例中，dispatch_async() 函数将耗时的任务提交给一个全局并发队列，任务执行完成后，回调函数将在主队列上执行，更新 UI。