iOS| #28 | GCD 筆記 part1. Dispatch Queue

在開發程式的過程中，我們不會只有一個任務要執行。任務可以是抓取資料、更新畫面、上傳資料等等。而我們當然會希望不要因為其他的任務而影響到UI介面顯示被卡住。
因此Apple提供了GCD（多執行序的功能）讓我們使用。

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名詞解釋

1. GCD（Grand Central Dispatch）
   為多執行序的應用，可以縮短任務達成時間、避免佔用主執行序導致UI畫面被卡住，影響使用者體驗
2. Queue
   稱為佇列，是一種資料結構的型態，有著先進先出的特性。
   例如：排隊買車票，當前面的人購票完成才換下一個。
3. Serial
   queue的屬性之一，屬性為serial的queue會依序執行任務，並且會等前面的任務執行完成再執行下個任務。
4. Concurrent
   queue的屬性之一，屬性為concurrent的queue會按照順序“開始”執行任務。但在處理多項任務時是同時進行的，因此不會等前面的任務執行完畢再做下一個，每項工作的完成時間是不確定的。
5. sync（同步）
   在queue中要執行的程式碼區塊(block)，使用sync執行的話會依序執行block內的程式，且不會開啟新的執行序。
6. async（非同步）
   在queue中要執行的程式碼區塊(block)，使用async執行的話會依序執行block內的程式，且會開啟新的執行序。

程式範例

1. 首先建立一個project，實作func queueTest()。
2. 在viewDidLoad()呼叫此func 。

3. 生成queue，日後會再來使用。
注意：attribute沒給預設會是serial的，若要使用concurrent可以利用參數attribute來設置。

4. 在main queue印出一些東西，日後會拿來跟queue比較執行任務的順序。

接下來會用程式範例在func queueTest()中 print出一些東西搭配BreakPoint來觀察不同的Queue＆block組合執行任務時Thread的狀況

• 建立 Serial Queue 與 sync block

結果如下：

按照任務順序完成，會等前面的任務執行完成再執行下個任務。

first block queue:❤️ 1
first block queue:❤️ 2
first block queue:❤️ 3
first block queue:❤️ 4
first block queue:❤️ 5
first block queue:❤️ 6
first block queue:❤️ 7
first block queue:❤️ 8
first block queue:❤️ 9
first block queue:❤️ 10
first block queue - 2 :❤️ 1
first block queue - 2 :❤️ 2
first block queue - 2 :❤️ 3
first block queue - 2 :❤️ 4
first block queue - 2 :❤️ 5
first block queue - 2 :❤️ 6
first block queue - 2 :❤️ 7
first block queue - 2 :❤️ 8
first block queue - 2 :❤️ 9
first block queue - 2 :❤️ 10
second block queue:❤️ 1
second block queue:❤️ 2
second block queue:❤️ 3
second block queue:❤️ 4
second block queue:❤️ 5
second block queue:❤️ 6
second block queue:❤️ 7
second block queue:❤️ 8
second block queue:❤️ 9
second block queue:❤️ 10
main queue:💙 100
main queue:💙 101
main queue:💙 102
main queue:💙 103
main queue:💙 104
main queue:💙 105
main queue:💙 106
main queue:💙 107
main queue:💙 108
main queue:💙 109
main queue:💙 110

利用BreakPoint觀察thread的情形：

可以看得出來不會產生新的thread，且使用Serial Queue 搭配 sync block其實就等於在main thread執行任務（如下圖同樣都在thread 1）。

• 建立 Serial Queue 與 async block

結果如下：

按照任務順序完成，會等前面的任務執行完成再執行下個任務。
但因為使用async的緣故會產生新的thread，將任務送出去以後，系統會根據thread的qos（quality of service）自動分配資源給優先度較高的任務（此例來看是main thread較高）。

main queue:💙 100
first block queue:❤️ 1
main queue:💙 101
first block queue:❤️ 2
first block queue:❤️ 3
first block queue:❤️ 4
first block queue:❤️ 5
first block queue:❤️ 6
first block queue:❤️ 7
first block queue:❤️ 8
first block queue:❤️ 9
first block queue:❤️ 10
main queue:💙 102
main queue:💙 103
first block queue - 2 :❤️ 1
main queue:💙 104
first block queue - 2 :❤️ 2
main queue:💙 105
main queue:💙 106
main queue:💙 107
main queue:💙 108
main queue:💙 109
main queue:💙 110
first block queue - 2 :❤️ 3
first block queue - 2 :❤️ 4
first block queue - 2 :❤️ 5
first block queue - 2 :❤️ 6
first block queue - 2 :❤️ 7
first block queue - 2 :❤️ 8
first block queue - 2 :❤️ 9
first block queue - 2 :❤️ 10
second block queue:❤️ 1
second block queue:❤️ 2
second block queue:❤️ 3
second block queue:❤️ 4
second block queue:❤️ 5
second block queue:❤️ 6
second block queue:❤️ 7
second block queue:❤️ 8
second block queue:❤️ 9
second block queue:❤️ 10

利用BreakPoint觀察thread的情形：

可以看得出來會產生新的thread（但只有一個）如下圖中的Thread7，且與main thread平行處理任務。但系統會自動分配比較多資源給main thread使其優先完成。

• 建立 Concurrent Queue 與 sync block

結果如下：

與Serial Queue 搭配sync block的結果相同。
按照任務順序完成，會等前面的任務執行完成再執行下個任務。

first block queue:❤️ 1
first block queue:❤️ 2
first block queue:❤️ 3
first block queue:❤️ 4
first block queue:❤️ 5
first block queue:❤️ 6
first block queue:❤️ 7
first block queue:❤️ 8
first block queue:❤️ 9
first block queue:❤️ 10
first block queue - 2 :❤️ 1
first block queue - 2 :❤️ 2
first block queue - 2 :❤️ 3
first block queue - 2 :❤️ 4
first block queue - 2 :❤️ 5
first block queue - 2 :❤️ 6
first block queue - 2 :❤️ 7
first block queue - 2 :❤️ 8
first block queue - 2 :❤️ 9
first block queue - 2 :❤️ 10
second block queue:❤️ 1
second block queue:❤️ 2
second block queue:❤️ 3
second block queue:❤️ 4
second block queue:❤️ 5
second block queue:❤️ 6
second block queue:❤️ 7
second block queue:❤️ 8
second block queue:❤️ 9
second block queue:❤️ 10
main queue:💙 100
main queue:💙 101
main queue:💙 102
main queue:💙 103
main queue:💙 104
main queue:💙 105
main queue:💙 106
main queue:💙 107
main queue:💙 108
main queue:💙 109
main queue:💙 110

利用BreakPoint觀察thread的情形：

可以看得出來不會產生新的thread，且使用Concurrent Queue 搭配 sync block其實就等於在main thread執行任務（如下圖同樣都在thread 1）。

• 建立 Concurrent Queue 與 async block（執行效率最高的做法）

結果如下：

按照任務順序 “開始” 執行，且不會等前面的任務執行完成再執行下個任務，所有任務是 “同時” 進行的。
但因為使用async的緣故會產生新的thread，將任務送出去以後，系統會根據thread的qos（quality of service）自動分配資源給優先度較高的任務（此例來看是main thread較高）。

main queue:💙 100
main queue:💙 101
main queue:💙 102
main queue:💙 103
second block queue:❤️ 1
second block queue:❤️ 2
first block queue:❤️ 1
main queue:💙 104
second block queue:❤️ 3
second block queue:❤️ 4
second block queue:❤️ 5
second block queue:❤️ 6
first block queue:❤️ 2
first block queue:❤️ 3
second block queue:❤️ 7
first block queue:❤️ 4
main queue:💙 105
second block queue:❤️ 8
second block queue:❤️ 9
second block queue:❤️ 10
first block queue:❤️ 5
main queue:💙 106
first block queue:❤️ 6
main queue:💙 107
main queue:💙 108
first block queue:❤️ 7
main queue:💙 109
main queue:💙 110
first block queue:❤️ 8
first block queue:❤️ 9
first block queue:❤️ 10
first block queue - 2 :❤️ 1
first block queue - 2 :❤️ 2
first block queue - 2 :❤️ 3
first block queue - 2 :❤️ 4
first block queue - 2 :❤️ 5
first block queue - 2 :❤️ 6
first block queue - 2 :❤️ 7
first block queue - 2 :❤️ 8
first block queue - 2 :❤️ 9
first block queue - 2 :❤️ 10

補充：由於是平行處理（非同步）的緣故，所以每次執行的結果print出來的順序會有些許不同。

第二次執行結果如下：

second block queue:❤️ 1
first block queue:❤️ 1
main queue:💙 100
main queue:💙 101
second block queue:❤️ 2
main queue:💙 102
second block queue:❤️ 3
first block queue:❤️ 2
second block queue:❤️ 4
main queue:💙 103
second block queue:❤️ 5
main queue:💙 104
main queue:💙 105
first block queue:❤️ 3
main queue:💙 106
second block queue:❤️ 6
second block queue:❤️ 7
second block queue:❤️ 8
second block queue:❤️ 9
first block queue:❤️ 4
second block queue:❤️ 10
main queue:💙 107
main queue:💙 108
main queue:💙 109
main queue:💙 110
first block queue:❤️ 5
first block queue:❤️ 6
first block queue:❤️ 7
first block queue:❤️ 8
first block queue:❤️ 9
first block queue:❤️ 10
first block queue - 2 :❤️ 1
first block queue - 2 :❤️ 2
first block queue - 2 :❤️ 3
first block queue - 2 :❤️ 4
first block queue - 2 :❤️ 5
first block queue - 2 :❤️ 6
first block queue - 2 :❤️ 7
first block queue - 2 :❤️ 8
first block queue - 2 :❤️ 9
first block queue - 2 :❤️ 10

利用BreakPoint觀察thread的情形：

可以看得出來會產生新的thread（且會有多個）如下圖中的Thread4、Thread8，且與main thread平行處理任務。

補充：在巢狀的async block中的任務不一定會被分配到同一個thread中。

被分配到同個Thread中（Thread2）

被分配到不同個Thread中（Thread7、Thread2）

系列文章：

iOS| #28 | GCD 筆記 part1. Dispatch Queue

iOS| #28 | GCD 筆記 part2. DispatchGroup

iOS| #28 | GCD 筆記 part3. DispatchSemaphore

參考資料：

GCD 多執行緒的說明與應用

Swift 3學習指南：重新認識GCD應用

若內容有誤煩請指教，感謝收看。