线程相关

异步任务&同步任务

两者的主要区别是：是否等待队列的任务执行结束，以及是否具备开启新线程的能力。

同步执行（sync）
- 同步添加任务到指定的队列中，在添加的任务执行结束之前，会一直等待，直到队列里面的任务完成之后再继续执行。
- 只能在当前线程中执行任务，不具备开启新线程的能力。
异步执行（async）
- 异步添加任务到指定的队列中，它不会做任何等待，可以继续执行任务。
- 可以在新的线程中执行任务，具备开启新线程的能力。

GCD同步
dispatch_sync(<#dispatch_queue_t  _Nonnull queue#>, <#^(void)block#>)
GCD异步
dispatch_async(<#dispatch_queue_t  _Nonnull queue#>, <#^(void)block#>)

队列（Dispatch Queue）

队列是一种特殊的线性表，采用 FIFO（先进先出）的原则，即新任务总是被插入到队列的末尾，而读取任务的时候总是从队列的头部开始读取。每读取一个任务，则从队列中释放一个任务。

串行队列（Serial Dispatch Queue）
- 每次只有一个任务被执行。让任务一个接着一个地执行。（只开启一个线程，一个任务执行完毕后，再执行下一个任务）
- DISPATCH_QUEUE_SERIAL 表示串行队列
- dispatch_get_main_queue() 属于串行队列
并发队列（Concurrent Dispatch Queue）
- 可以让多个任务并发（同时）执行。（可以开启多个线程，并且同时执行任务）
- DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并发队列。
- dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);属于并发队列。第一个参数表示队列优先级，一般用 DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT。第二个参数暂时没用，用 0 即可

第一个参数表示队列的唯一标识符，用于 DEBUG，可为空。队列的名称推荐使用应用程序 ID 这种逆序全程域名。
第二个参数用来识别是串行队列还是并发队列。DISPATCH_QUEUE_SERIAL 表示串行队列，DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT 表示并发队列
dispatch_queue_create(<#const char * _Nullable label#>, <#dispatch_queue_attr_t  _Nullable attr#>)
// 串行队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.testQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
// 并发队列的创建方法
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.testQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

区别	并发队列	串行队列	主队列
同步（sync）	没有开启新线程，串行执行任务	没有开启新线程，串行执行任务	死锁卡住不执行
异步（async）	有开启新线程，并发执行任务	有开启新线程（1条），串行执行任务	没有开启新线程，串行执行任务

区别	『异步执行+并发队列』嵌套『同一个并发队列』	『同步执行+并发队列』嵌套『同一个并发队列』	『异步执行+串行队列』嵌套『同一个串行队列』	『同步执行+串行队列』嵌套『同一个串行队列』
同步（sync）	没有开启新的线程，串行执行任务	没有开启新线程，串行执行任务	死锁卡住不执行	死锁卡住不执行
异步（async）	有开启新线程，并发执行任务	有开启新线程，并发执行任务	有开启新线程（1 条），串行执行任务	有开启新线程（1 条），串行执行任务

开辟线程的个数和异步+并发队列有关。

队列是依托于线程而存在的，只有一个线程串行队列并行队列并没有什么不同。所以可以先分析线程的个数再分析队列从而得到执行的步骤。

GCD 延时执行方法：dispatch_after

我们经常会遇到这样的需求：在指定时间（例如 3 秒）之后执行某个任务。可以用 GCD 的dispatch_after方法来实现。
需要注意的是：dispatch_after方法并不是在指定时间之后才开始执行处理，而是在指定时间之后将任务追加到主队列中。严格来说，这个时间并不是绝对准确的，但想要大致延迟执行任务，dispatch_after方法是很有效的

dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(2.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 2.0 秒后异步追加任务代码到主队列，并开始执行
        NSLog(@"after---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    });

GCD 栅栏方法：dispatch_barrier_async

dispatch_barrier_async 方法会等待前边追加到并发队列中的任务全部执行完毕之后，再将指定的任务追加到该异步队列中。然后在 dispatch_barrier_async 方法追加的任务执行完毕之后，异步队列才恢复为一般动作，接着追加任务到该异步队列并开始执行。

我们要注意的是不能使用全局并发队列( dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);)否则会散失栅栏函数的意义

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("ccc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
  
   dispatch_async(queue, ^{
       // 追加任务 1
       [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
       NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
   });
   dispatch_async(queue, ^{
       // 追加任务 2
       [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
       NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
   });
   
   dispatch_barrier_async(queue, ^{
       // 追加任务 barrier
       [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
       NSLog(@"barrier---%@",[NSThread currentThread]);// 打印当前线程
   });
   
   dispatch_async(queue, ^{
       // 追加任务 3
       [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
       NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
   });

实现同步锁

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("ccc", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
- (void)setTestStr:(NSString *)testStr {
    dispatch_barrier_async(quene, ^{
        _testStr = testStr;
    });
}
- (NSString *)testStr {
    __block NSString *tempStr;
    dispatch_sync(quene, ^{
        tempStr = _testStr;
    });
    return tempStr;
}

GCD 一次性代码（只执行一次）：dispatch_once

整个程序运行过程中只执行一次的代码时，我们就用到了 GCD 的 dispatch_once 方法。使用 dispatch_once 方法能保证某段代码在程序运行过程中只被执行 1 次，并且即使在多线程的环境下，dispatch_once 也可以保证线程安全。

static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        // 只执行 1 次的代码（这里面默认是线程安全的）
    });

GCD 快速迭代方法：dispatch_apply

dispatch_apply 按照指定的次数将指定的任务追加到指定的队列中，并等待全部队列执行结束。

如果是在串行队列中使用 dispatch_apply，那么就和 for 循环一样，按顺序同步执行。但是这样就体现不出快速迭代的意义了。

我们可以利用并发队列进行异步执行。比如说遍历 0~5 这 6 个数字，for 循环的做法是每次取出一个元素，逐个遍历。dispatch_apply可以在多个线程中同时（异步）遍历多个数字。

还有一点，无论是在串行队列，还是并发队列中，dispatch_apply 都会等待全部任务执行完毕，这点就像是同步操作，也像是队列组中的 dispatch_group_wait方法。

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
   
   NSLog(@"apply---begin");
   dispatch_apply(6, queue, ^(size_t index) {
       NSLog(@"%zd---%@",index, [NSThread currentThread]);
   });
   NSLog(@"apply---end");

GCD队列组：dispatch_group

调用队列组的 dispatch_group_async先把任务放到队列中，然后将队列放入队列组中异步执行。如不调用队列组则是顺序执行。或者使用队列组的 dispatch_group_enter、dispatch_group_leave组合来实现 dispatch_group_async。

调用队列组的 dispatch_group_notify回到指定线程执行任务。或者使用 dispatch_group_wait回到当前线程继续向下执行（会阻塞当前线程）

dispatch_group_enter标志着一个任务追加到 group，执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 +1

dispatch_group_leave标志着一个任务离开了 group，执行一次，相当于 group 中未执行完毕任务数 -1。

当 group 中未执行完毕任务数为0的时候，才会使 dispatch_group_wait解除阻塞，以及执行追加到 dispatch_group_notify中的任务。

NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
   NSLog(@"group---begin");
   
   dispatch_group_t group =  dispatch_group_create();
   
   dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       // 追加任务 1
       [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
       NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
   });
   
   dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
       // 追加任务 2
       [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
       NSLog(@"2---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
   });
   
   dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
       // 等前面的异步任务 1、任务 2 都执行完毕后，回到主线程执行下边任务
       [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
       NSLog(@"3---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
       NSLog(@"group---end");
   });
   
   //或
    // 等待上面的任务全部完成后，会往下继续执行（会阻塞当前线程）
   dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
   
   NSLog(@"group---end");

GCD 信号量：dispatch_semaphore

信号量是基于计数器的一种多线程同步机制，用来管理对资源的并发访问。（类似于NSOperationQueue的设置最大并发量）

在 Dispatch Semaphore 中，使用计数来完成这个功能，计数小于 0 时等待，阻塞线程。计数为 0 或大于 0 时，计数减 1 ，继续运行。

dispatch_semaphore_create：创建一个 Semaphore 并初始化信号的总量

dispatch_semaphore_signal：发送一个信号，让信号总量加 1

dispatch_semaphore_wait：可以使总信号量减 1，信号总量小于 0 时就会一直等待（阻塞所在线程），否则就可以正常执行。

实现线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务。

/**
 * semaphore 线程同步
 */
- (void)semaphoreSync {
    
    NSLog(@"currentThread---%@",[NSThread currentThread]);  // 打印当前线程
    NSLog(@"semaphore---begin");
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
    
    __block int number = 0;
    dispatch_async(queue, ^{
        // 追加任务 1
        [NSThread sleepForTimeInterval:2];              // 模拟耗时操作
        NSLog(@"1---%@",[NSThread currentThread]);      // 打印当前线程
        
        number = 100;
        
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    NSLog(@"semaphore---end,number = %zd",number);
}

执行顺如下:

semaphore 初始创建时计数为 0。
异步执行将 任务 1追加到队列之后，不做等待，接着执行 dispatch_semaphore_wait方法，semaphore 减 1，此时 semaphore == -1，当前线程进入等待状态。
然后，异步任务 1 开始执行。任务 1 执行到 dispatch_semaphore_signal之后，总信号量加 1，此时 semaphore == 0，正在被阻塞的线程（主线程）恢复继续执行。
最后打印 semaphore---end,number = 100。

这样就实现了线程同步，将异步执行任务转换为同步执行任务。