多线程（二）方案

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一、多线程的方案

以上方案，除去pthread跨平台的方案，其他基于Objective-C苹果独有的方案，我们将在后面系列的文章中逐一阐述。

二、队列与同步异步

2.1 队列

在说明队列之前，先对几个概念再次重温：

线程用于指代独立执行的代码段，在 iOS 中，线程的底层实现是基于 POSIX threads API 的，也就是我们常说的 pthreads 。

进程(process)用于指代一个正在运行的可执行程序，它可以包含多个线程。

任务(task)用于指代抽象的概念，表示需要执行工作，可以理解为就是一段代码。

队列是一种先进先出（FIFO）线性的数据结构，是计算机系统为了对任务进行调度的一种抽象化机制——在线程与任务之间搭建起桥梁，即将任务调度分配到具体的线程上。

一个队列由一个或多个任务组成，当这些任务要开始执行时，系统会分别把他们分配到某个线程上去执行。当有多个系统核心时，为了高效运行，这些核心会将多个线程分配到各核心上去执行任务，对于系统核心来说并没有任务的概念。

至于队列是串行还是并发，区别在于队列执行任务的方式——是否等待当前任务结束。

ㅤ	串行队列	并发队列
是否等待当前任务结束	是	否
表现	只能一个接着一个执行任务	可以并发执行任务
线程	每次对应一个线程，这个线程可能不变，也可能被更换	可能对应多个线程，也可能对应一个线程

注意上面两个关键词：只能、可以。

只能表示串行队列，一定是任务一个一个接着执行，不可能并发。

可以表示任务可以并发执行，但并不一定是并发执行的。因为，还需要看任务是否是同步还是异步提交的。

串行队列

并发队列

2.2 同步与异步

同步和异步操作的主要区别在于是否等待当前任务完成，亦即是否阻塞当前线程。

ㅤ	同步	异步
是否等待当前操作结束	是	否
表现	阻塞线程，执行完成才继续之后后续代码	不会阻塞线程，调用后立即返回

针对上面的术语，在iOS中：

三、各种队列的同步异步

下面我们针对各种队列的同步异步，进行代码演练，并进行总结，如下：

需要注意的是：在执行同步任务的过程中，系统会进行优化，一般来说，会将同步操作加入到当前正在运行的线程中去。

3.1 GCD

其中以GCD的方式来进行。

3.2 主队列

iOS 主队列本质是一个串行队列。

3.2.1 主队列同步

主队列-同步：崩溃

依次将任务提交到主队列：syncOperationMainThread、任务1；

在主线程先执行syncOperationMainThread，其内部需要执行任务1；

但执行任务1，根据串行队列的特点，又需要执行完syncOperationMainThread；

相互依赖对方执行完才能继续执行，产生死锁，崩溃。

3.2.2 主队列异步

主队列-异步

依次提交任务到主队列，所以是asyncOperationsOnMainThread，任务1；

主队列在主线程执行，执行asyncOperationMainThread，其中遇到任务1；

由于任务1是异步提交的，所以不需要等待任务1返回，可以继续asyncOperationMainThread；

执行完asyncOperationMainThread，继续在主线程执行异步提交的任务1。

3.3 串行队列

3.3.1 串行队列同步

串行队列-同步

主线程执行syncOperationsOnSerialThread；

将任务1同步提交到一个串行队列"serial"，队列"serial"，由于同步任务不会创建新线程，所以在主线程执行任务1，由于是同步，需要等待执行完；

任务1执行完，回到主线程继续执行syncOperationsOnSerialThread。

3.3.2 串行队列异步

串行队列-异步

主线程执行asyncOperationsOnSerialThread;

将任务1异步提交到串行队列，队列将分配新线程执行任务1，由于是异步提交，无须立即返回结果和等待。回到主线程继续执行asyncOperationsOnSerialThread；

执行完asyncOperationsOnSerialThread，新线程依次执行任务1；

3.4 全局队列

全局队列本质上是一个并发队列。

3.4.1 全局队列同步

全局队列-同步

1.在主线程执行syncOperationsOnGloabThread；

2.将任务1提交到全局队列，遇到任务1，由于是同步提交，需要立即执行任务1，阻塞当前主线程；

2.1 原本任务1提交全局队列，是个并发队列，也就是任务1原本可以在多个线程并发执行，但由于同步需要单个任务串行执行；

2.2 而且由于同步操作的优化，原本任务1会在主线程之外的新进程串行进行，此处也会优化成在主线程执行；

3.待任务1执行完之后，继续执行syncOperationsOnGloabThread；

3.4.2 全局队列异步

全局队列-异步

1.在主线程执行asyncOperationsOnGloabThread；

2.将任务1提交到全局队列，并且以异步方式提交；

3.异步提交后，继续执行asyncOperationsOnGloabThread；

4.之后开始执行任务1，并且全局队列会调度多个新线程并发执行任务1。

3.5 并发队列

3.5.1 并发队列同步

并发队列-同步

执行syncOperationsOnConcurrentThread;

同步提交任务1到并发队列，由于是同步，将会等待任务1执行完毕;

并且由于优化，将同步任务分配到主线程执行;

执行完任务1后，继续执行syncOperationsOnConcurrentThread。

3.5.2 并发队列异步

并发队列-异步

执行asyncOperationsOnConcurrentThread

异步提交任务1到并发队列，由于异步提交，将会继续执行asyncOperationsOnConcurrentThread;

执行完后，并发队列将任务1分配到多个线程执行任务1

参考

链接

《深入解析Mac OS X & iOS 操作系统》

Threading Programming Guide

示例代码

各种队列与同步异步