iOS開發日記32-詳解多線程(死鎖)

今天博主有一個多線程開發的需求,遇到了一些困難點,在此和大家分享,希望能夠共同進步.

 在iOS開發中,多線程開發是非常重要的核心之一,這篇文章和大家分享一下多線程的進階-死鎖.

iOS有三種多線程編程的技術，分別是：
（一）NSThread
（二）Cocoa NSOperation
（三）GCD（全稱：Grand Central Dispatch）

如果你對多線程開發還沒有基本的了解,建議你看下面兩篇博客

http://www.cnblogs.com/kenshincui/p/3983982.html

http://blog.jobbole.com/69019/

這里就不對基本概念及應用做過多的贅述了,用下面五個案例為大家進階多線程開發.

串行與並行

在使用GCD的時候，我們會把需要處理的任務放到Block中，然后將任務追加到相應的隊列里面，這個隊列，叫做Dispatch Queue。然而，存在於兩種Dispatch Queue，一種是要等待上一個執行完，再執行下一個的Serial Dispatch Queue，這叫做串行隊列；另一種，則是不需要上一個執行完，就能執行下一個的Concurrent Dispatch Queue，叫做並行隊列。這兩種，均遵循FIFO原則。

舉一個簡單的例子，在三個任務中輸出1、2、3，串行隊列輸出是有序的1、2、3，但是並行隊列的先后順序就不一定了。

那么，並行隊列又是怎么在執行呢？

雖然可以同時多個任務的處理，但是並行隊列的處理量，還是要根據當前系統狀態來。如果當前系統狀態最多處理2個任務，那么1、2會排在前面，3什么時候操作，就看1或者2誰先完成，然后3接在后面。

串行和並行就簡單說到這里，關於它們的技術點其實還有很多，可以自行了解。

同步與異步

串行與並行針對的是隊列，而同步與異步，針對的則是線程。最大的區別在於，同步線程要阻塞當前線程，必須要等待同步線程中的任務執行完，返回以后，才能繼續執行下一任務；而異步線程則是不用等待。

僅憑這幾句話還是很難理解，所以之后准備了很多案例，可以邊分析邊理解。

GCD API

GCD API很多，這里僅介紹本文用到的。

1. 系統標准提供的兩個隊列

// 全局隊列，也是一個並行隊列

dispatch_get_global_queue

// 主隊列，在主線程中運行，因為主線程只有一個，所以這是一個串行隊列

dispatch_get_main_queue

  

2. 除此之外，還可以自己生成隊列

// 從DISPATCH_QUEUE_SERIAL看出，這是串行隊列

dispatch_queue_create("com.demo.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)

// 同理，這是一個並行隊列

dispatch_queue_create("com.demo.concurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

 

接下來是同步與異步線程的創建：

dispatch_sync(..., ^(block)) // 同步線程

dispatch_async(..., ^(block)) // 異步線程

案例與分析

假設你已經基本了解了上面提到的知識，接下來進入案例講解階段。

案例一：

NSLog(@"1"); // 任務1

dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

    NSLog(@"2"); // 任務2

});

NSLog(@"3"); // 任務3

 

結果，控制台輸出：

 1

 

分析：

1. dispatch_sync表示是一個同步線程；
2. dispatch_get_main_queue表示運行在主線程中的主隊列；
3. 任務2是同步線程的任務。

首先執行任務1，這是肯定沒問題的，只是接下來，程序遇到了同步線程，那么它會進入等待，等待任務2執行完，然后執行任務3。但這是隊列，有任務來，當然會將任務加到隊尾，然后遵循FIFO原則執行任務。那么，現在任務2就會被加到最后，任務3排在了任務2前面，問題來了：

任務3要等任務2執行完才能執行，任務2由排在任務3后面，意味着任務2要在任務3執行完才能執行，所以他們進入了互相等待的局面。【既然這樣，那干脆就卡在這里吧】這就是死鎖。

案例二：

NSLog(@"1"); // 任務1

dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{

    NSLog(@"2"); // 任務2

});

NSLog(@"3"); // 任務3

 

結果，控制台輸出：

1

2 

3

 

分析：

首先執行任務1，接下來會遇到一個同步線程，程序會進入等待。等待任務2執行完成以后，才能繼續執行任務3。從dispatch_get_global_queue可以看出，任務2被加入到了全局的並行隊列中，當並行隊列執行完任務2以后，返回到主隊列，繼續執行任務3。

案例三：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.demo.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);

NSLog(@"1"); // 任務1

dispatch_async(queue, ^{

    NSLog(@"2"); // 任務2

    dispatch_sync(queue, ^{  

        NSLog(@"3"); // 任務3

    });

    NSLog(@"4"); // 任務4

});

NSLog(@"5"); // 任務5

 

結果，控制台輸出：

1

5 

2

//5和2的順序不一定

 

分析：

這個案例沒有使用系統提供的串行或並行隊列，而是自己通過dispatch_queue_create函數創建了一個DISPATCH_QUEUE_SERIAL的串行隊列。

1.  執行任務1；
2. 遇到異步線程，將【任務2、同步線程、任務4】加入串行隊列中。因為是異步線程，所以在主線程中的任務5不必等待異步線程中的所有任務完成；
3. 因為任務5不必等待，所以2和5的輸出順序不能確定；
4. 任務2執行完以后，遇到同步線程，這時，將任務3加入串行隊列；
5. 又因為任務4比任務3早加入串行隊列，所以，任務3要等待任務4完成以后，才能執行。但是任務3所在的同步線程會阻塞，所以任務4必須等任務3執行完以后再執行。這就又陷入了無限的等待中，造成死鎖。

案例四：

NSLog(@"1"); // 任務1

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

    NSLog(@"2"); // 任務2

    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

        NSLog(@"3"); // 任務3

    });

    NSLog(@"4"); // 任務4

});

NSLog(@"5"); // 任務5

 

結果，控制台輸出：

1

2

5

3

4

//5和2的順序不一定

 

分析：

首先，將【任務1、異步線程、任務5】加入Main Queue中，異步線程中的任務是：【任務2、同步線程、任務4】。

所以，先執行任務1，然后將異步線程中的任務加入到Global Queue中，因為異步線程，所以任務5不用等待，結果就是2和5的輸出順序不一定。

然后再看異步線程中的任務執行順序。任務2執行完以后，遇到同步線程。將同步線程中的任務加入到Main Queue中，這時加入的任務3在任務5的后面。

當任務3執行完以后，沒有了阻塞，程序繼續執行任務4。

從以上的分析來看，得到的幾個結果：1最先執行；2和5順序不一定；4一定在3后面。

案例五：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{

    NSLog(@"1"); // 任務1

    dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{

        NSLog(@"2"); // 任務2

    });

    NSLog(@"3"); // 任務3

});

NSLog(@"4"); // 任務4

while (1) {

}

NSLog(@"5"); // 任務5

 

結果,控制台輸出:

1

4

//1和4的順序不一定

 

分析：

和上面幾個案例的分析類似，先來看看都有哪些任務加入了Main Queue：【異步線程、任務4、死循環、任務5】。

在加入到Global Queue異步線程中的任務有：【任務1、同步線程、任務3】。

第一個就是異步線程，任務4不用等待，所以結果任務1和任務4順序不一定。

任務4完成后，程序進入死循環，Main Queue阻塞。但是加入到Global Queue的異步線程不受影響，繼續執行任務1后面的同步線程。

同步線程中，將任務2加入到了主線程，並且，任務3等待任務2完成以后才能執行。這時的主線程，已經被死循環阻塞了。所以任務2無法執行，當然任務3也無法執行，在死循環后的任務5也不會執行。

最終，只能得到1和4順序不定的結果。

如果你對多線程開發有了一定的了解,相信所有人都會跟你說GCD是最強大的,但是正如沒有什么東西或者人是完美的,GCD也有它完成不了的工作,如果你正在做下載相關的開發,也許你會發現,GCD無法取消任務,你還是要用NSOperationQueue,建議你看下面這篇博客

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