标签：面试题 队列 iOS dispatch queue 线程 多线程 block once
前言
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本篇我们来讲一下 阿里、字节：一套高效的iOS面试题 中的多线程相关的问题.
多线程
这一篇我们来解答下多线程问题,主要以GCD为主:
- iOS开发中有多少类型的线程？分别对比
- GCD有哪些队列，默认提供哪些队列
- GCD有哪些方法api
- GCD主线程 & 主队列的关系
- 如何实现同步，有多少方式就说多少
dispatch_once实现原理- 什么情况下会死锁
- 有哪些类型的线程锁，分别介绍下作用和使用场景
- NSOperationQueue中的
maxConcurrentOperationCount默认值 - NSTimer、CADisplayLink、
dispatch_source_t的优劣
1.iOS开发中有多少类型的线程?分别对比
| 线程类型 | 对比 | 备注 |
|---|---|---|
pthread_t | 跨平台C语言标准库中的多线程框架 | 过于底层使用很麻烦,需要封装使用. |
| GCD(Grand Central Dispatch) | iOS5后苹果推出的双核CPU优化的多线程框架,对A5以后的CPU有很多底层优化,C函数的形式调用 有点面向过程,不能直接设置并发数,需要写一些代码曲线方式实现并发 | 推荐使用 |
| NSOperation & NSOperationQueue | 更加面向对象 可以设置并发数量 | GCD 的封装 |
苹果底层库经过自己多年实践没有问题才会推荐给上层使用, eg:siri. 所以NSOperation实际上是苹果的ver1.0的多线程SDK,对GCD封装和
pthread_t的封装.
2.GCD有哪些队列，默认提供哪些队列
- 1.主线程串行队列
- 2.全局并行队列
- 3.自定义队列(可自行设置
串/并的参数DISPATCH_QUEUE_SERIAL和DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
下面我整理了一个表格:
这里有一个iOS交流圈：891 488 181 有兴趣的都可以来了解，分享BAT,阿里面试题、面试经验，讨论技术，裙里资料直接下载就行， 大家一起交流学习！
| 队列类型 | 对应函数 | 系统默认提供/自定义 | 优先级 |
|---|---|---|---|
| 主线程串行队列(mian) | dispatch_get_main_queue() | 系统 | |
| 全局并行队列(global) | dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0) | 系统 | 系统提供参数设置 |
| 自定义并行队列(Concurrent) | dispatch_queue_create("com.sunyazhou.self.queue.concurrent", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT) | 自定义 | |
| 自定义串行队列(Serial) | dispatch_queue_create("com.sunyazhou.self.queue.serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL) | 自定义 |
dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0) 其中的第一个参数就是队列的优先级,具体对于优先级QOS如下:
| GCD全局队列优先级宏定义 | 对应枚举数值 | 对应Qos |
|---|---|---|
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH | 2 | QOS_CLASS_USER_INITIATED |
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT | 0 | QOS_CLASS_DEFAULT |
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW | -2 | QOS_CLASS_UTILITY |
DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND | INT16_MIN | QOS_CLASS_BACKGROUND |
其中
dispatch_get_global_queue的第二个参数flag只是一个苹果予保留字段，通常我们传0（你可以试试传1应该队列创建失败）
3.GCD有哪些方法api
- 队列相关API
dispatch_get_main_queue(void) //获取主线程队列
dispatch_get_global_queue(intptr_t identifier, uintptr_t flags) //获取全局队列
dispatch_queue_create(const char *_Nullable label,dispatch_queue_attr_t _Nullable attr) //创建自定义队列 (一般大家都用域名倒置来区分队列的唯一标识,苹果对标识符是否一致在iOS10后有优化请注意.)
- 执行API
dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block) //在某队列开启异步线程 block{}花括号内的代码将在某队列异步运行
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block) //在某队列开启同步线程 block{}花括号内的代码将在某队列同步运行
dispatch_after(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block) //GCD定时器 多久后执行 block
dispatch_once(dispatch_once_t *predicate, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block) //单次操作 (单位时间内只允许一个线程进入操作系统的临界区,一般创建单利时使用)这个变量可以区分冷热启动.
dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t DISPATCH_APPLY_QUEUE_ARG_NULLABILITY queue, DISPATCH_NOESCAPE void (^block)(size_t)) //向队列中追加任务操作并等待处理执行结束.
dispatch_barrier_async() //将自己的任务插入到队列之后，不会等待自己的任务结束，它会继续把后面的任务插入到队列，然后等待自己的任务结束后才执行后面任务
dispatch_barrier_sync() //将自己的任务插入到队列的时候，需要等待自己的任务结束之后才会继续插入被写在它后面的任务，然后执行它们
- 调度组API
dispatch_group_create(void) //创建GCD 调度组
dispatch_group_async(dispatch_group_t group, dispatch_queue_t queue,dispatch_block_t block) //调度组开启异步线程
dispatch_group_enter() //调度组信号量 需要和leave成对出现.
dispatch_group_leave() //调度组信号量 需要和enter成对出现.
dispatch_group_notify() //调度组任务完成通知调用方 操作(一般都回到主线程)
dispatch_group_wait() //整个调度组 阻塞操作.只等待不做结束处理
- 信号量API
dispatch_semaphore_create(intptr_t value) //创建信号量 (可以理解为是线程锁)
dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout) //信号-1
dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema) //信号+1
- 调度资源API
dispatch_source_create()
dispatch_source_set_timer()
dispatch_source_set_event_handler()
dispatch_activate()
dispatch_resume()
dispatch_suspend()
dispatch_source_cancel()
dispatch_source_testcancel()
dispatch_source_set_cancel_handler()
dispatch_notify()
dispatch_get_context()
dispatch_set_contex()
dispatch_queue_set_specific() 给队列设置标识
dispatch_queue_get_specific() 取出队列标识
dispatch_get_specific() 查询线程标识
...
4.GCD主线程 & 主队列的关系
提交到主队列的任务在主线程执行.
5.如何实现同步，有多少方式就说多少
dispatch_sync(dispatch_queue_t queue, DISPATCH_NOESCAPE dispatch_block_t block)在某队列开启同步线程- dispatch_barrier_sync() 障碍锁的方式同步
- dispatch_group_create() + dispatch_group_wait()
- dispatch_apply() 插队追加 操作同步
- dispatch_semaphore_create() + dispatch_semaphore_wait() 信号量锁
- 串行NSOperationQueue队列并发数为1的时候 [NSOpertaion start] 启动任务即使同步操作 (NSOperationQueue.maxConcurrentOperationCount = 1)
pthread_mutex底层锁函数- 上层应用层封装的NSLock
- NSRecursiveLock 递归锁，这个锁可以被同一线程多次请求，而不会引起死锁。这主要是用在循环或递归操作中
- NSConditionLock & NSCondition 条件锁
- @synchronized 同步操作 单位时间内只允许一个线程进入临界区
- dispatch_once() 单位时间内只允许一个线程进入临界区 …
6.dispatch_once实现原理
这个问题问的很傻吊也很高超.因为要解释清楚所有步骤需要记住里面所有代码
我认为这个问题应该从操作系统层面回答, 这个问题的核心是操作系统返回状态决定的,单位时间内操作系统只允许一个线程进入临界区,进入临界区的线程会被标记
回归到代码就是
dispatch_once(dispatch_once_t *val, dispatch_block_t block)
|_____dispatch_once_f(val, block, _dispatch_Block_invoke(block))
|_______&l->dgo_once // &l->dgo_once 地址中存储的值。显然若该值为DLOCK_ONCE_DONE，即为once已经执行过
dgo_once是dispatch_once_gate_s的成员变量
typedef struct dispatch_once_gate_s {
union {
dispatch_gate_s dgo_gate;
uintptr_t dgo_once;
};
} dispatch_once_gate_s, *dispatch_once_gate_t;
有个内联函数static inline bool _dispatch_once_gate_tryenter(dispatch_once_gate_t l)
这个内联函数返回一个 原子性操作的结果
return os_atomic_cmpxchg(&l->dgo_once, DLOCK_ONCE_UNLOCKED,(uintptr_t)_dispatch_lock_value_for_self(), relaxed)
比较+交换 的原子操作。比较 &l->dgo_once 的值是否等于 DLOCK_ONCE_UNLOCKED
这样就实现了我们的执行1次的GCD API.
7.什么情况下会死锁
造成死锁的主要是 线程信息不对称,出现A等B的同时 B也在等A的情况.
/// 在主线程中执行这句代码
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
NSLog(@"这里死锁了");
});
主线程一直不会执行完,追加到主线程同步执行的任务显然惨死.卡住主线程无法自拔.
其它的情况 都是资源产生竞争或者调用lock的函数没有调用unlock导致,异步线程 先后调用等产生的较多.
8.有哪些类型的线程锁，分别介绍下作用和使用场景
| 锁类型 | 使用场景 | 备注 |
|---|---|---|
pthread_mutex | 互斥锁 | PTHREAD_MUTEX_NORMAL,#import <pthread.h> |
| OSSpinLock | 自旋锁 | 不安全，iOS 10 已启用 |
os_unfair_lock | 互斥锁 | 替代 OSSpinLock |
pthread_mutex(recursive) | 递归锁 | PTHREAD_MUTEX_RECURSIVE,#import <pthread.h> |
pthread_cond_t | 条件锁 | #import <pthread.h> |
pthread_rwlock | 读写锁 | 读操作重入，写操作互斥 |
| @synchronized | 互斥锁 | 性能差，且无法锁住内存地址更改的对象 |
| NSLock | 互斥锁 | 封装 pthread_mutex |
| NSRecursiveLock | 递归锁 | 封装pthread_mutex(recursive) |
| NSCondition | 条件锁 | 封装 pthread_cond_t |
| NSConditionLock | 条件锁 | 可以指定具体条件值 封装 pthread_cond_t |
9.NSOperationQueue中的maxConcurrentOperationCount默认值
默认值 -1. 这个值操作系统会根据资源使用的综合开销情况设置.
10.NSTimer、CADisplayLink、dispatch_source_t` 的优劣
| 定时器类型 | 优势 | 劣势 |
|---|---|---|
| NSTimer | 使用简单 | 依赖 Runloop，具体表现在 无 Runloop 无法使用、NSRunLoopCommonModes、不精确 |
| CADisplayLink | 依赖屏幕刷新频率出发事件,最精.最合适做UI刷新 | 若屏幕刷新被影响，事件也被影响、事件触发的时间间隔只能是屏幕刷新 duration 的倍数、若事件所需时间大于触发事件，跳过数次、不能被继承 |
dispatch_source_t | 不依赖 Runloop | 依赖线程队列,使用麻烦 使用不当容易Crash |
总结
今天这篇多线程 也算是一个objc开发者的知识总结,这里面问到的知识大部分和队列线程关系比较多. 高阶一些的搞法并没有. 比如:如何停掉dispatch_source_t的定时器.再比如 为什么要存在dispatch_source. 下一篇我们讲解一下 视图&图像相关文章.
文章链接：https://www.sunyazhou.com/2020/09/GCD/
标签：面试题,队列,iOS,dispatch,queue,线程,多线程,block,once 来源： https://blog.csdn.net/henry_lei/article/details/110818940
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