什么时候使用 GCD 队列，什么时候知道你需要它们？迅速

Question

在阅读了并发和串行队列、同步和异步之后，我想我对如何创建队列以及它们的执行顺序有了一个想法。我的问题是，在我看过的任何教程中，都没有其实告诉你很多用例。例如：

我有一个网络管理器，它使用 URLSessions 并序列化 json 以向我的 api 发送请求。将它包装在 .utility 队列或 .userInitiated 中是否有意义，或者我只是不将它包装在队列中。

let task = LoginTask(username: username, password: password)

let networkQueue = DispatchQueue(label: "com.messenger.network", 
qos: DispatchQoS.userInitiated)

networkQueue.async {
    task.dataTask(in: dispatcher) { (user, httpCode, error) in
        self.presenter?.loginUserResponse(user: user, httpCode: httpCode, error: error)
    }
}

我的问题是：我是否可以遵循任何指导方针来了解何时需要使用队列，因为我无法在任何地方找到此信息。我意识到苹果提供了示例用法，但是它非常模糊

Answer 1

调度队列的用例很多，很难一一列举，但有两个非常常见的用例如下：

1. 您希望在当前线程以外的某个线程上运行一些昂贵和/或耗时的进程。当您在主线程上并且想要在后台线程上运行某些东西时，通常会使用此选项。

   图像处理就是一个很好的例子，这是一个众所周知的计算（和内存）密集型过程。因此，您将创建一个用于图像处理的队列，然后将每个图像处理任务分派到该队列。您还可以在 UI 更新完成后将其分派回主队列（因为所有 UI 更新都必须发生在主线程上）。一个常见的模式是：

   imageQueue.async {
       // manipulate the image here
   
       // when done, update the UI:
   
       DispatchQueue.main.async {
           // update the UI and/or model objects on the main thread
       }
   }
   

2. 您有一些共享资源（它可能是一个简单的变量，也可能是与文件或数据库等其他共享资源的一些交互），无论从哪个线程调用它，您都希望同步这些资源。这通常是更广泛的策略的一部分，该策略使本质上不是线程安全的东西以线程安全的方式运行。

调度队列的优点是它极大地简化了多线程代码的编写，否则这是一项非常复杂的技术。

问题是，您的示例发起网络请求时，已经在后台线程上运行了请求，URLSession 为您管理所有这些，因此为此使用队列几乎没有价值。

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为了全面披露，在上面讨论的基本调度队列之外，直接（例如调度组或调度源）或间接（例如操作队列）使用 GCD 的各种不同工具令人惊讶：

• 调度组：有时您会启动一系列异步任务，并且希望在它们全部完成时收到通知。您可以使用调度组（请参阅https://stackoverflow.com/a/28101212/1271826 以获取随机示例）。这使您无需跟踪所有这些任务何时完成。

• Dispatch “apply”（现在称为concurrentPerform）：有时当您运行一些大规模并行任务时，您希望尽可能多地使用线程。所以concurrentPerform 可以让你有效地并行执行for 循环，Apple 已经针对你的特定设备的内核和 CPU 数量对其进行了优化，同时不会在任何时候用太多的并发任务淹没它，耗尽有限的数量工作线程。有关并行运行 for 循环的示例，请参阅 https://stackoverflow.com/a/39949292/1271826。

• 调度来源：

  • 例如，如果您有一些正在执行大量工作的后台任务，并且您想根据进度更新 UI，有时这些 UI 更新可能会比 UI 处理它们的速度更快。因此，您可以使用调度源（DispatchSourceUserDataAdd）将后台进程与 UI 更新分离。示例见前面提到的https://stackoverflow.com/a/39949292/1271826。

  • 传统上，Timer 在主运行循环上运行。但有时您想在后台线程上运行它，但使用Timer 执行此操作很复杂。但是您可以使用DispatchSourceTimer（GCD 计时器）在主队列以外的队列上运行计时器。请参阅https://stackoverflow.com/a/38164203/1271826，了解如何创建和使用调度计时器的示例。调度计时器还可用于避免一些强引用循环，这些循环很容易被基于target 的Timer 对象引入。

• 障碍：有时在使用并发队列时，您希望大多数事情并发运行，但其他事情相对于队列中的其他所有事情串行运行。屏障是一种表示“将此任务添加到队列中，但确保它不会与该队列中的其他任何内容同时运行的方式。”

  障碍的一个例子是读写器模式，其中从某个内存资源的读取可以与所有其他读取同时发生，但任何写入不得与队列中的其他任何内容同时发生。请参阅https://stackoverflow.com/a/28784770/1271826 或https://stackoverflow.com/a/45628393/1271826。

• 调度信号量：有时您需要让两个运行在不同线程上的任务相互通信。您可以为一个线程使用信号量来“等待”来自另一个线程的“信号”。

  信号量的一个常见应用是使固有的异步任务以更同步的方式运行。

  networkQueue.async {
      let semaphore = DispatchSemaphore(0)
      let task = session.dataTask(with: url) { data, _, error in
          // process the response
  
          // when done, signal that we're done
          semaphore.signal()
      }
      task.resume()
      semaphore.wait(timeout: .distantFuture)
  }
  

  这种方法的优点是在异步网络请求完成之前，分派的任务不会完成。因此，如果您需要发出一系列网络请求，但又不让它们同时运行，信号量可以完成。

  信号量应该谨慎使用，因为它们本质上是低效的（通常阻塞一个线程等待另一个线程）。另外，请确保您永远不要 wait 来自主线程的信号量（因为您违背了执行异步任务的目的）。这就是为什么在上面的示例中，我正在等待networkQueue，而不是主队列。综上所述，通常有比信号量更好的技术，但它有时很有用。

• 操作队列：操作队列建立在 GCD 调度队列之上，但提供了一些有趣的优势，包括：

  • 能够将固有的异步任务包装在自定义 Operation 子类中。 （这避免了我之前讨论的信号量技术的缺点。）调度队列通常在后台线程上运行固有的同步任务时使用，但有时您想要管理一堆本身就是异步的任务。一个常见的例子是在Operation 子类中包装异步网络请求。

  • 轻松控制并发程度的能力。调度队列可以是串行的，也可以是并发的，但是将控制机制设计为例如说“将排队的任务彼此并发运行，但在任何给定时间不超过四个”是很麻烦的。使用maxConcurrentOperationCount，操作队列使这更容易。 （例如，请参阅https://stackoverflow.com/a/27022598/1271826。）

  • 在各种任务之间建立依赖关系的能力（例如，您可能有一个用于下载图像的队列和另一个用于操作图像的队列）。使用操作队列，您可以有一个用于下载图像的操作和另一个用于处理图像的操作，并且您可以使后者依赖于前者的完成。

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还有很多其他与 GCD 相关的应用程序和技术，但这些都是我经常使用的一些。