Swift - 多线程实现方式
阅读原文时间:2021年04月20日阅读:1

1,Swift继续使用Object-C原有的一套线程,包括三种多线程编程技术:
(1)NSThread
(2)Cocoa NSOperation(NSOperation和NSOperationQueue)
(3)Grand Central Dispath(GCD)

2,本文着重介绍Grand Central Dispath(GCD)
GCD是Apple开发的一个多核编程的解决方法,基本概念就是dispatch queue(调度队列),queue是一个对象,它可以接受任务,并将任务以先到先执行的顺序来执行。dispatch queue可以是并发的或串行的。GCD的底层依然是用线程实现,不过我们可以不用关注实现的细节。其优点有如下几点:
(1)易用:GCD比thread更简单易用。基于block的特效使它能极为简单地在不同代码作用域之间传递上下文。
(2)效率:GCD实现功能轻量,优雅,使得它在很多地方比专门创建消耗资源的线程更加实用且快捷。
(3)性能:GCD自动根据系统负载来增减线程数量,从而减少了上下文切换并增加了计算效率。
(4)安全:无需加锁或其他同步机制。

3,GCD三种创建队列的方法
(1)自己创建一个队列
第一个参数代表队列的名称,可以任意起名
第二个参数代表队列属于串行还是并行执行任务
串行队列一次只执行一个任务。一般用于按顺序同步访问,但我们可以创建任意数量的串行队列,各个串行队列之间是并发的。
并行队列的执行顺序与其加入队列的顺序相同。可以并发执行多个任务,但是执行完成的顺序是随机的。
//创建串行队列
var serial:dispatch_queue_t = dispatch_queue_create(“serialQueue1”, DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
 
//创建并行队列
var concurrent:dispatch_queue_t = dispatch_queue_create(“concurrentQueue1”, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

(2)获取系统存在的全局队列 
Global Dispatch Queue有4个执行优先级:
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH  高
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT  正常
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW  低
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND 非常低的优先级(这个优先级只用于不太关心完成时间的真正的后台任务)
1 var globalQueue:dispatch_queue_t = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)

(3)运行在主线程的Main Dispatch Queue 
正如名称中的Main一样,这是在主线程里执行的队列。应为主线程只有一个,所有这自然是串行队列。一起跟UI有关的操作必须放在主线程中执行。
1 var mainQueue:dispatch_queue_t = dispatch_get_main_queue()

4,添加任务到队列的两种方法 
(1)dispatch_async异步追加Block块(dispatch_async函数不做任何等待)
//添加异步代码块到dispatch_get_global_queue队列
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), { () -> Void in
    //处理耗时操作的代码块…
    println(“do work”)
     
    //操作完成,调用主线程来刷新界面
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), { () -> Void in
        println(“main refresh”)
    })
})
(2)dispatch_sync同步追加Block块 
同步追加Block块,与上面相反。在追加Block结束之前,dispatch_sync函数会一直等待,等待队列前面的所有任务完成后才能执行追加的任务。
//添加同步代码块到dispatch_get_global_queue队列
//不会造成死锁,当会一直等待代码块执行完毕
dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), { () -> Void in
    println(“sync1”)
})
println(“end1”)
 
 
//添加同步代码块到dispatch_get_main_queue队列
//会引起死锁
//因为在主线程里面添加一个任务,因为是同步,所以要等添加的任务执行完毕后才能继续走下去。但是新添加的任务排在
//队列的末尾,要执行完成必须等前面的任务执行完成,由此又回到了第一步,程序卡死
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), { () -> Void in
    println(“sync2”)
})
println(“end2”)

5,暂停或者继续队列
这两个函数是异步的,而且只在不同的blocks之间生效,对已经正在执行的任务没有影响。
dispatch_suspend后,追加到Dispatch Queue中尚未执行的任务在此之后停止执行。
而dispatch_resume则使得这些任务能够继续执行。
//创建并行队列
var conQueue:dispatch_queue_t = dispatch_queue_create(“concurrentQueue1”, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
//暂停一个队列
dispatch_suspend(conQueue)
//继续队列
dispatch_resume(conQueue)

6,dispatch_once 一次执行
保证dispatch_once中的代码块在应用程序里面只执行一次,无论是不是多线程。因此其可以用来实现单例模式,安全,简洁,方便。
//往dispatch_get_global_queue队列中添加代码块,只执行一次
var predicate:dispatch_once_t = 0
dispatch_once(&predicate, { () -> Void in
    //只执行一次,可用于创建单例
    println(“work”)
})

7,dispatch_after 延迟调用
dispatch_after并不是在指定时间后执行任务处理,而是在指定时间后把任务追加到Dispatch Queue里面。因此会有少许延迟。注意,我们不能(直接)取消我们已经提交到dispatch_after里的代码。
//延时2秒执行
let delta = 2.0 * Double(NSEC_PER_SEC)
let dtime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, Int64(delta))
dispatch_after(dtime, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)) { () -> Void in
    println(“延时2秒执行”)
}

8,多个任务全部结束后做一个全部结束的处理
dispatch_group_async:用来监视一组block对象的完成,你可以同步或异步地监视
dispatch_group_notify:用来汇总结果,所有任务结束汇总,不阻塞当前线程
dispatch_group_wait:等待直到所有任务执行结束,中途不能取消,阻塞当前线程
//获取系统存在的全局队列
var queue:dispatch_queue_t = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)
//定义一个group
var group:dispatch_group_t = dispatch_group_create()
//并发任务,顺序执行
dispatch_group_async(group, queue, {() -> Void in
    println(“block1”)
})
dispatch_group_async(group, queue, {() -> Void in
    println(“block2”)
})
dispatch_group_async(group, queue, {() -> Void in
    println(“block3”)
})
 
//所有任务执行结束汇总,不阻塞当前线程
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), {() -> Void in
    println(“group done”)
})
 
//永久等待,直到所有任务执行结束,中途不能取消,阻塞当前线程
var result = dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER)
if result == 0{
    println(“任务全部执行完成”)
}else{
    println(“某个任务还在执行”)
}

8,dipatch_apply 指定次数的Block最加到指定队列中
dipatch_apply函数是dispatch_sync函数和Dispatch Group的关联API。按指定的次数将指定的Block追加到指定的Dispatch Queue中,并等待全部处理执行结束。
因为dispatch_apply函数也与dispatch_sync函数一样,会等待处理结束,因此推荐在dispatch_async函数中异步执行dispatch_apply函数。dispatch_apply函数可以实现高性能的循环迭代。
//获取系统存在的全局队列
var queue:dispatch_queue_t = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)
 
//定义一个一步代码块
dispatch_async(queue, {() -> Void in
     
    //通过dispatch_apply,循环变量数组
    dispatch_apply(6, queue, {(index) -> Void in
        println(index)
    })
     
    //执行完毕,主线程更新
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), {() -> Void in
        println(“done”)
    })
})

9,信号,信号量
dispatch_semaphore_create:用于创建信号量,可以指定初始化信号量计数值,这里我们默认1.
dispatch_semaphore_waite:会判断信号量,如果为1,则往下执行。如果是0,则等待。
dispatch_semaphore_signal:代表运行结束,信号量加1,有等待的任务这个时候才会继续执行。
//获取系统存在的全局队列
var queue:dispatch_queue_t = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)
 
//当并行执行的任务更新数据时,会产生数据不一样的情况
for i in 1…20
{
    dispatch_async(queue,{ () -> Void in
        println(“(i)”)
    })
}
 
//使用信号量保证正确性
//创建一个初始计数值为1的信号
var semaphore:dispatch_semaphore_t = dispatch_semaphore_create(1)
for i in 1…20
{
    dispatch_async(queue,{ () -> Void in
        //永久等待,直到Dispatch Semaphore的计数值 >= 1
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER)
        println(“(i)”)
        //发信号,使原来的信号计数值+1
        dispatch_semaphore_signal(semaphore)
    })
}

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