GCD(一) 进程、线程、队列、同步、异步概念区分与使用

以前不时会使用到多线程，但没有进行过总结；正好目前闲来无事，简单的总结了一下，方便以后回顾。水平有限，如有错漏，欢迎指正。

GCD简介

Grand Central Dispatch 简称（GCD）是苹果公司开发的技术，以优化的应用程序支持多核心处理器和其他的对称多处理系统的系统。这建立在任务并行执行的线程池模式的基础上的。它首次发布在Mac OS X 10.6 ，iOS 4及以上也可用。

从基本功能上讲，GCD有点像 NSOperationQueue，他们都允许程序将任务切分为多个单一任务然后提交至工作队列来并发地或者串行地执行。GCD比之 NSOpertionQueue更底层更高效，并且它不是Cocoa框架的一部分。

除了代码的平行执行能力，GCD还提供高度集成的事件控制系统。可以设置句柄来响应文件描述符、mach ports（Mach port 用于 OS X上的进程间通讯）、进程、计时器、信号、用户生成事件。这些句柄通过GCD来并发执行。

GCD的API很大程度上基于block，当然，GCD也可以脱离block来使用，比如使用传统c机制提供函数指针和上下文指针。实践证明，当配合block使用时，GCD非常简单易用且能发挥其最大能力。

各个关键词的理解：

使用多线程首先需要了解一些概念,这里使用了 ios同步异步与队列一文中对相关概念的理解。

进程: 正在进行中的程序被称为进程，负责程序运行的内存分配;每一个进程都有自己独立的虚拟内存空间
线程: 线程是进程中一个独立的执行路径(控制单元);一个进程中至少包含一条线程，即主线程，线程里面有非常多的任务（同步，异步）
多线程: 并不是所有的框架都支持多线程, 必须要有多核的cpu支持才行, 单核cpu即使开了多线程运行速度也不会有变化，过多的线程会占用大量的内存，目前主线程和子线程的开销均为512kb
任务: 任务的执行分为同步和异步，任务是在线程中执行的
- 同步任务: 同步任务不会开启新的线程，按顺序执行，执行完一个再执行下一个，需要等待、协调运行；
dispatch_sync 同步操作，会依次顺序执行，能够决定任务的执行顺序；
- 异步任务: 异步就是彼此独立,在等待某事件的过程中继续做自己的事，不需要等待这一事件完成后再工作。在大多数情况下，执行异步任务时会创建新的线程（在调用block代码块或开启定时器时一般是不会开启新的线程的），所以说线程的开启是和任务息息相关的。异步是最终目的,多线程只是我们实现异步的一种手段。异步是当一个调用请求发送给被调用者,而调用者不用等待其结果的返回而可以做其它的事情；
dispatch_async 异步操作，会并发执行，无法确定任务的执行顺序；
队列: 先进先出，排在前面的任务最先执行，队列分为串行、并行、全局和主队列。队列只是负责任务的调度，而不负责任务的执行
- 串行队列: 任务按照顺序被调度，前一个任务不执行完毕，队列不会调度，任务只会顺序执行
  
  dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(“….”, DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
- 并行队列: 只要有空闲的线程，队列就会调度当前任务，交给线程去执行，不会强制来等待上一个任务执行完毕，而是会在有空闲线程时来继续调度下一个任务
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create(“……”, DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
- 全局队列: 是系统开发的，直接拿过来（get）用就可以；与并行队列类似，但调用时，无法确认操作所在队列
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
- 主队列: 每一个应用程序对应唯一一个主队列，UI操作必须在此线程内，否则可能会出现奔溃
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_main_queue();

队列与任务的组合

串行队列同步执行: 队列会按顺序来调度任务，任务在一个线程里运行，one by one
并行队列同步执行: 即是不会等待一个任务执行完毕便再次调度下一个任务（调度任务，不控制任务的执行），但同步任务不会开启新的线程，one by one
串行队列异步执行: 按顺序来调度任务，任务会创建新的线程，one by one
并行队列异步执行: 操作会新建多个线程、操作无序执行；不会强制来等待上一个任务执行完毕，而是会在有空闲线程时来继续调度下一个任务，而此时任务会创建新的线程来执行，故这种组合可以实现任务的并发
全局队列异步执行: 操作会新建多个线程、操作无序执行
全局队列同步执行: 操作不会新建线程、操作顺序执行
主队列异步执行: 操作都应该在主线程上顺序执行的，不存在异步的概念
主队列同步执行: 如果把主线程中的操作看成一个大的block，那么除非主线程被用户杀掉，否则永远不会结束；主队列中添加的同步操作永远不会被执行，会死锁

使用举例

创建队列

  //并行队列
  dispatch_queue_t cQueue = dispatch_queue_create("com.dispatch.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
	
  //串行队列
  dispatch_queue_t sQueue = dispatch_queue_create("com.dispatch.serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

串行队列同步执行

  //不会创建新的线程，任务一个一个的执行
  for (int index = 0; index < 5; index ++) {
	
          dispatch_sync(sQueue, ^{
	
              NSLog(@"当前线程:%@ -- index = %d",[NSThread currentThread],index);
              //当前线程等待5s,模拟耗时操作
              [NSThread sleepForTimeInterval:5];
          });
  }

串行同步

从结果可以看出，任务任务是按顺序执行的，并且没有创建新的线程

并行队列同步执行

  //不会创建新的线程，任务一个一个的执行
  for (int index = 0; index < 5; index ++) {
	
      dispatch_sync(cQueue, ^{            
              NSLog(@"当前线程:%@ -- index = %d",[NSThread currentThread],index);
              [NSThread sleepForTimeInterval:5];
          }); 
  }

并行同步

同样的，任务任务是按顺序执行的，并且没有创建新的线程

串行队列异步执行

  //会创建新的线程，但任务仍然依次执行
  for (int index = 0; index < 5; index ++) {
	
          dispatch_async(sQueue, ^{            
              NSLog(@"当前线程:%@ -- index = %d",[NSThread currentThread],index);
              [NSThread sleepForTimeInterval:5];
          });
  }

串行异步

任务是按顺序执行的，但有新的线程被创建

并行队列异步执行

  //任务无序执行，下一个任务不用再等待上一个任务执行完毕，会根据当前可用资源与任务数量创建多个线程
  for (int index = 0; index < 5; index ++) {
	
          dispatch_async(cQueue, ^{            
              NSLog(@"当前线程:%@ -- index = %d",[NSThread currentThread],index);
              [NSThread sleepForTimeInterval:5];
          });
  }

任务几乎同时执行，有多个线程被创建，并且是无序执行

总结

同步执行的条件下，串行队列、并行队列都不会创建新的线程，任务有序的挨个执行；
异步执行条件下，串行队列会创建新的线程，但任务仍然是有序的挨个执行，并行队列任务无序执行，根据当前可用资源和任务情况创建行的线程，实现真正的并发。

进程、线程、队列、同步、异步概念区分以及GCD在这些方面的使用

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