Swift4

Swift4 - GCD的使用

2018年03月30日 17:33:27 Longshihua 阅读数：1165

从Swift3开始GCD的API就发生了很大的变化，更加简洁，使用起来更方便。像我们经常开启一个异步线程处理事情然后切回主线程刷新UI操作，这里就变的非常简单了。

DispatchQueue.global().async {

// do async task

DispatchQueue.main.async {

// update UI

}

DispatchQueue

DispatchQueue字面意思就是派发列队，主要是管理需要执行的任务，任务以闭包或者DispatchWorkItem的方式进行提交.列队中的任务遵守FIFO原则。如果对于列队不是很了解，可以看这里。列队可以是串行也可以是并发，串行列队按顺序执行，并发列队会并发执行任务，但是我们并不知道具体任务的执行顺序。

列队的分类

系统列队

主列队

let mainQueue = DispatchQueue.main

全局列队

let globalQueue = DispatchQueue.global()

用户创建列队

创建自己的列队，简单的方式就是指定列队的名称即可

let queue = DispatchQueue(label: "com.conpanyName.queue")

这样的初始化的列队有着默认的配置项,默认的列队是串行列队。便捷构造函数如下

public convenience init(label: String, qos: DispatchQoS = default, attributes: DispatchQueue.Attributes = default, autoreleaseFrequency: DispatchQueue.AutoreleaseFrequency = default, target: DispatchQueue? = default)

我们也可以自己显示设置相关属性，创建一个并发列队

let label = "com.conpanyName.queue"

let qos = DispatchQoS.default

let attributes = DispatchQueue.Attributes.concurrent

let autoreleaseFrequnecy = DispatchQueue.AutoreleaseFrequency.never

let queue = DispatchQueue(label: label, qos: qos, attributes: attributes, autoreleaseFrequency: autoreleaseFrequnecy, target: nil)

参数介绍

label：列队的标识符，能够方便区分列队进行调试

qos：列队的优先级（quality of service），其值如下：

public struct DispatchQoS : Equatable {

public static let background: DispatchQoS

public static let utility: DispatchQoS

public static let `default`: DispatchQoS

public static let userInitiated: DispatchQoS

public static let userInteractive: DispatchQoS

public static let unspecified: DispatchQoS

}

优先级由最低的background到最高的userInteractive共五个，还有一个为定义的unspecified.

background：最低优先级，等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND. 用户不可见，比如：在后台存储大量数据

utility：优先级等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW，可以执行很长时间，再通知用户结果。比如：下载一个大文件，网络，计算

default：默认优先级,优先级等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT，建议大多数情况下使用默认优先级

userInitiated：优先级等同于DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH,需要立刻的结果

.userInteractive：用户交互相关，为了好的用户体验，任务需要立马执行。使用该优先级用于UI更新，事件处理和小工作量任务，在主线程执行。

Qos指定了列队工作的优先级，系统会根据优先级来调度工作，越高的优先级能够越快被执行，但是也会消耗功能，所以准确的指定优先级能够保证app有效的使用资源。详细可以看这里

attributes：列队的属性，也可以说是类型，即是并发还是串行。attributes是一个结构体并遵守OptionSet协议，所以传入的参数可以为[.option1, .option2]

public struct Attributes : OptionSet {

public let rawValue: UInt64

public init(rawValue: UInt64)

public static let concurrent: DispatchQueue.Attributes

public static let initiallyInactive: DispatchQueue.Attributes

}

默认：列队是串行的

.concurrent：列队是并发的

.initiallyInactive：列队不会自动执行，需要开发中手动触发

autoreleaseFrequency：自动释放频率，有些列队会在执行完任务之后自动释放，有些是不会自动释放的，需要手动释放。

简单看一下列队优先级

DispatchQueue.global(qos: .background).async {

for i in 1...5 {

print("background: (i)")

}

DispatchQueue.global(qos: .default).async {

for i in 1...5 {

print("default: (i)")

}

DispatchQueue.global(qos: .userInteractive).async {

for i in 1...5 {

print("userInteractive: (i)")

}

执行结果：

default: 1

userInteractive: 1

background: 1

default: 2

userInteractive: 2

background: 2

userInteractive: 3

default: 3

userInteractive: 4

userInteractive: 5

default: 4

background: 3

default: 5

background: 4

background: 5

DispatchWorkItem

DispatchWorkItem是用于帮助DispatchQueue来执行列队中的任务。类的相关内容如下：

public class DispatchWorkItem {

public init(qos: DispatchQoS = default, flags: DispatchWorkItemFlags = default, block: @escaping @convention(block) () -> Swift.Void)

public func perform()

public func wait()

public func wait(timeout: DispatchTime) -> DispatchTimeoutResult

public func wait(wallTimeout: DispatchWallTime) -> DispatchTimeoutResult

public func notify(qos: DispatchQoS = default, flags: DispatchWorkItemFlags = default, queue: DispatchQueue, execute: @escaping @convention(block) () -> Swift.Void)

public func notify(queue: DispatchQueue, execute: DispatchWorkItem)

public func cancel()

public var isCancelled: Bool { get }

}

一般情况下，我们开启一个异步线程，会这样创建列队并执行async方法，以闭包的方式提交任务。

DispatchQueue.global().async

// do async task

}

但是Swift3中使用了DispatchWorkItem类将任务封装成为对象，由对象进行任务。

let item = DispatchWorkItem {

// do task

}

DispatchQueue.global().async(execute: item)

当然，这里也可以使用DispatchWorkItem实例对象的perform方法执行任务

let workItem = DispatchWorkItem {

// do task

}

DispatchQueue.global().async {

workItem.perform()

}

但是对比一下两种方式，显然第一种更加简洁，方便。

执行任务结束通过nofify获得通知

let workItem = DispatchWorkItem {

// do async task

print(Thread.current)

}

DispatchQueue.global().async {

workItem.perform()

}

workItem.notify(queue: DispatchQueue.main) {

// update UI

print(Thread.current)

}

使用wait等待任务执行完成

let queue = DispatchQueue(label: "queue", attributes: .concurrent)

let workItem = DispatchWorkItem {

sleep(5)

print("done")

}

queue.async(execute: workItem)

print("before waiting")

workItem.wait()

print("after waiting")

执行结果：

before waiting

done

after waiting

也可以在初始化的时候指定更多的参数

let item = DispatchWorkItem(qos: .default, flags: .barrier) {

// do task

}

第一个参数同样说优先级，第二个参数指定flag

public struct DispatchWorkItemFlags : OptionSet, RawRepresentable {

public let rawValue: UInt

public init(rawValue: UInt)

public static let barrier: DispatchWorkItemFlags

public static let detached: DispatchWorkItemFlags

public static let assignCurrentContext: DispatchWorkItemFlags

public static let noQoS: DispatchWorkItemFlags

public static let inheritQoS: DispatchWorkItemFlags

public static let enforceQoS: DispatchWorkItemFlags

}

barrier

假如我们有一个并发的列队用来读写一个数据对象，如果这个列队的操作是读，那么可以同时多个进行。如果有写的操作，则必须保证在执行写操作时，不会有读取的操作执行，必须等待写操作完成之后再开始读取操作，否则会造成读取的数据出错，经典的读写问题。这里我们就可以使用barrier：

let item = DispatchWorkItem(qos: .default, flags: .barrier) {

// write data

}

let dataQueue = DispatchQueue(label: "com.data.queue", attributes: .concurrent)

dataQueue.async(execute: item)

字典的读写操作

private let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "concurrentQueue", attributes: .concurrent)

private var dictionary: [String: Any] = [:]

public func set(_ value: Any?, forKey key: String) {

// .barrier flag ensures that within the queue all reading is done

// before the below writing is performed and

// pending readings start after below writing is performed

concurrentQueue.async(flags: .barrier) {

self.dictionary[key] = value

}

public func object(forKey key: String) -> Any? {

var result: Any?

concurrentQueue.sync {

result = dictionary[key]

}

　　 // returns after concurrentQueue is finished operation

// beacuse concurrentQueue is run synchronously

return result

}

通过在并发代码中使用barrier将能够保证写操作在所有读取操作完成之后进行，而且确保写操作执行完成之后再开始后续的读取操作。具体的详情看这里

延时处理

使用asyncAfter来提交任务进行延迟。之前是使用dispatch_time,现在是使用DispatchTime对象表示。可以使用静态方法now获得当前时间，然后再通过加上DispatchTimeInterval枚举获得一个需要延迟的时间。注意：仅仅是用于在具体时间执行任务，不要在资源竞争的情况下使用。并且在主列队使用。

let delay = DispatchTime.now() + DispatchTimeInterval.seconds(10)

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: delay) {

// 延迟执行

}

我们可以进一步简化，直接添加时间

let delay = DispatchTime.now() + 10

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: delay) {

// 延迟执行

}

因为在DispatchTime中自定义了“+”号。

public func +(time: DispatchTime, seconds: Double) -> DispatchTime

更多有关延时操作看这里

DispatchGroup

DispatchGroup用于管理一组任务的执行，然后监听任务的完成，进而执行后续操作。比如：同一个页面发送多个网络请求，等待所有结果请求成功刷新UI界面。一般的操作如下：

let queue = DispatchQueue.global()

let group = DispatchGroup()

queue.async(group: group) {

print("Task one finished")

}

queue.async(group: group) {

print("Task two finished")

}

queue.async(group: group) {

print("Task three finished")

}

group.notify(queue: queue) {

print("All task has finished")

}

打印如下：

Task three finished

Task two finished

Task one finished

All task has finished

由于是并发执行异步任务，所以任务的先后次序是不一定的，看起来符合我们的需求，最后接受通知然后可以刷新UI操作。但是真实的网络请求是异步、耗时的，并不是立马就返回，所以我们使用asyncAfter模拟延时看看，将任务1延时一秒执行：

let queue = DispatchQueue.global()

let group = DispatchGroup()

queue.async(group: group) {

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 1, execute: {

print("Task one finished")

})

}

queue.async(group: group) {

print("Task two finished")

}

queue.async(group: group) {

print("Task three finished")

}

group.notify(queue: queue) {

print("All task has finished")

}

结果却不是我们预期的那样，输出结果如下：

Task two finished

Task three finished

All task has finished

Task one finished

所以，为了真正实现预期的效果，我们需要配合group的enter和leave两个函数。每次执行group.enter()表示一个任务被加入到列队组group中，此时group中的任务的引用计数会加1，当使用group.leave() ，表示group中的一个任务完成，group中任务的引用计数减1.当group列队组里面的任务引用计数为0时，会通知notify函数，任务执行完成。注意：enter()和leave()成对出现的。

let queue = DispatchQueue.global()

let group = DispatchGroup()

group.enter()

queue.async(group: group) {

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 1, execute: {

print("Task one finished")

group.leave()

})

}

group.enter()

queue.async(group: group) {

print("Task two finished")

group.leave()

}

group.enter()

queue.async(group: group) {

print("Task three finished")

group.leave()

}

group.notify(queue: queue) {

print("All task has finished")

}

这下OK了，输出跟预期一样。当然这里也可以使用信号量实现，后面会介绍。

Task three finished

Task two finished

Task one finished

All task has finished

信号量

对于信号量的具体内容，可以看我之前写的一篇博文。使用起来很简单，创建信号量对象，调用signal方法发送信号，信号加1，调用wait方法等待，信号减1.现在也适用信号量实现刚刚的多个请求功能。

let queue = DispatchQueue.global()

let group = DispatchGroup()

let semaphore = DispatchSemaphore(value: 0)

queue.async(group: group) {

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 1, execute: {

semaphore.signal()

print("Task one finished")

})

semaphore.wait()

}

queue.async(group: group) {

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 0.8, execute: {

semaphore.signal()

print("Task two finished")

})

semaphore.wait()

}

queue.async(group: group) {

print("Task three finished")

}

group.notify(queue: queue) {

print("All task has finished")

}

Suspend / Resume

Suspend可以挂起一个线程，即暂停线程，但是仍然暂用资源，只是不执行

Resume回复线程，即继续执行挂起的线程。

循环执行任务

之前使用GCD的dispatch_apply()执行多次任务，现在是调用concurrentPerform(),下面是并发执行5次

DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: 5) {

print("($0)")

}

DispatchSource

DispatchSource提高了相关的API来监控低级别的系统对象，比如：Mach ports, Unix descriptors, Unix signals, VFS nodes。并且能够异步提交事件到派发列队执行。

简单定时器

// 定时时间

var timeCount = 60

// 创建时间源

let timer = DispatchSource.makeTimerSource(queue: DispatchQueue.global())

timer.schedule(deadline: .now(), repeating: .seconds(1))

timer.setEventHandler {

timeCount -= 1

if timeCount <= 0 { timer.cancel() }

DispatchQueue.main.async {

// update UI or other task

}

// 启动时间源

timer.resume()

对于比使用Timer的好处可以看这里

应用场景

多个任务依次执行

最容易想到的就是创建一个串行列队，然后添加任务到列队执行。

let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.my.queue")

serialQueue.async {

print("task one")

}

serialQueue.async {

print("task two")

}

serialQueue.async {

print("task three")

}

其次就是使用前面讲到的DispatchGroup。

取消DispatchWorkItem的任务

直接取消任务

let queue = DispatchQueue(label: "queue", attributes: .concurrent)

let workItem = DispatchWorkItem {

print("done")

}

DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + .seconds(1)) {

queue.async(execute: workItem) // not work

}

workItem.cancel()

直接调用取消，异步任务不会执行。

执行的过程中取消任务

func cancelWork() {

let queue = DispatchQueue.global()

var item: DispatchWorkItem!

// create work item

item = DispatchWorkItem { [weak self] in

for i in 0 ... 10_000_000 {

if item.isCancelled { break }

print(i)

self?.heavyWork()

}

item = nil // resolve strong reference cycle

}

// start it

queue.async(execute: item)

// after five seconds, stop it if it hasn't already

　　queue.asyncAfter(deadline: .now() + 5) { [weak item] in

item?.cancel()

}

具体详情看这里，也可以了解这篇文章

注意事项

线程死锁

不要在主列队中执行同步任务，这样会造成死锁问题。

特性

GCD可用于多核的并行运算

GCD会自动利用更多的CPU内核（比如双核、四核）

GCD会自动管理线程的生命周期（创建线程、调度任务、销毁线程）

用法

异步执行回主线程写法

DispatchQueue.global().async {

print("async do something(Thread.current)")

DispatchQueue.main.async {

print("come back to main thread(Thread.current)")

}

QoS

之前接触过Quality of Service还是在VoIP，通过QoS来标注每个通信的priority，所以这边其实是把

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGHT

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW

DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND

转换成了

User Interactive 和用户交互相关，比如动画等等优先级最高。比如用户连续拖拽的计算

User Initiated 需要立刻的结果，比如push一个ViewController之前的数据计算

Utility 可以执行很长时间，再通知用户结果。比如下载一个文件，给用户下载进度

Background 用户不可见，比如在后台存储大量数据

在GCD中，指定QoS有以下两种方式

方式一，创建一个指定QoS的queue

let queue = DispatchQueue(label: "labelname", qos: .default, attributes: .concurrent, autoreleaseFrequency: .inherit)

方式二，在提交block的时候，指定QoS

queue.async(group: nil, qos: .background, flags: .inheritQoS) {

<#code#>

}

flags的参数有

public static let barrier: DispatchWorkItemFlags

public static let detached: DispatchWorkItemFlags

public static let assignCurrentContext: DispatchWorkItemFlags

public static let noQoS: DispatchWorkItemFlags

public static let inheritQoS: DispatchWorkItemFlags

public static let enforceQoS: DispatchWorkItemFlags

其中关于QoS的关系，可以通过flags参数设置。

DispatchWorkItem

let dispatchWorkItem = DispatchWorkItem(qos: .default, flags: .barrier) {

<#code#>

}

after

let deadline = DispatchTime.now() + 5.0

DispatchQueue.global().asyncAfter(deadline: deadline) {

<#code#>

}

DispatchGroup

DispatchGroup用来管理一组任务的执行，然后监听任务都完成的事件。比如，多个网络请求同时发出去，等网络请求都完成后reload UI。

let group = DispatchGroup()

group.enter()

self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {

print("request complete")

group.leave()

}

group.enter()

self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {

print("request complete")

group.leave()

}

group.notify(queue: DispatchQueue.main) {

print("all requests come back")

}

Semaphore

Semaphore是保证线程安全的一种方式，而且继OSSpinLock不再安全后，Semaphore似乎成为了最快的加锁的方式。

如图

1513585102364922.png

let semaphore = DispatchSemaphore(value: 2)

let queue = DispatchQueue.global()

queue.async {

semaphore.wait()

self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {

print("request complete")

semaphore.signal()

}

queue.async {

semaphore.wait()

self.sendHTTPRequest2(params:[String: Any]) {

print("request complete")

semaphore.signal()

}

queue.async {

semaphore.wait()

self.sendHTTPRequest3(params:[String: Any]) {

print("request complete")

semaphore.signal()

}

Barrier

GCD里的Barrier和NSOperationQueue的dependency比较接近，C任务开始之前需要A任务完成，或者A和B任务完成。

let queue = DispatchQueue(label: "foo", attributes: .concurrent)

queue.async {

self.sendHTTPRequest1(params:[String: Any]) {

print("A")

}

queue.async {

self.sendHTTPRequest2(params:[String: Any]) {

print("B")

}

queue.async(flags: .barrier) {

self.sendHTTPRequest3(params:[String: Any]) {

print("C")

}

作者：SealShile

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來源：简书

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