一篇专题让你秒懂GCD死锁问题!

原创
2016/02/21 02:02
阅读数 4.7K

故事背景:

GCD的死锁问题,一直是在使用多线程的时候,一个比较绕也必须要注意的问题,今天在工作中我们几个同事又讨论到了这个话题,通过和大伙的交流,发现不少的同事还是有绕不明白的地方, 我就想到,要不我来写一个关于GCD死锁的专题好了,于是就有了这篇关于GCD死锁的专题: (下方的理解,仅限于我个人的理解,有不妥的地方,望大家斧正!)

如果您有任何意见或建议也可以通过邮件微博联系我

环境信息:

Mac OS X 10.11.3 Xcode 7.2 iOS 9.2


阐述:

####1. 什么是GCD ? GCD,全称 Grand Central Dispatch。可翻译为”牛逼的中枢调度器”。它是纯C语言的,提供了非常多强大的函数。 Grand是宏伟的、极重要的意思。

GCD是提供了功能强大的任务和队列控制功能,相比于NSOperation更加底层,虽然现象苹果极力的推荐使用NSOperation来解决多线程问题, 但是,就目前市场上大部分企业的iOS开发团队而言, GCD仍然还是大头, NSOperation也只会逐步的来替代GCD, 因此在开线程的时候,如果不注意也会导致一些问题, 比如死锁。 ####2.什么是GCD死锁 ? 所谓死锁,通常指有两个线程A和B都卡住了,A在等B ,B在等A,相互等待对方完成某些操作。A不能完成是因为它在等待B完成。但B也不能完成,因为它在等待A完成。于是大家都完不成,就导致了死锁(DeadLock)。

对于部分新手来说, 可能认为GCD死锁是很高端的操作系统层面的问题,离我很远,一般不会遇上。其实这种想法是非常错误的,因为只要简单三行代码(如果愿意,甚至写在一行就可以)就可以人为创造出死锁的情况,如:

int main(int argc, const char * argv[]) {
    @autoreleasepool {
        dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^(void){
            NSLog(@"这里死锁了");
        });
    }
    return 0;
}

3. 要理解GCD死锁,必须先理解GCD的几个概念:

&3.1串行与并行

**串行和并行都是相对于队列而言的 **  -队列(负责调度任务)    -串行队列:一个接一个的调度任务    -并发队列:可以同时调度多个任务

在使用GCD的时候,我们会把需要处理的任务放到Block中,然后将任务追加到相应的队列里面,这个队列,叫做Dispatch Queue。 队列一般存在于两种Dispatch Queue, 一种是要等待上一个执行完,再执行下一个的Serial Dispatch Queue,这叫做串行队列; 另一种,则是不需要上一个执行完,就能执行下一个的Concurrent Dispatch Queue,叫做并行队列。 这两种,均遵循FIFO原则,也就是先进先出原则。

举一个简单的例子,在三个任务中输出1、2、3,
串行队列输出是有序的1、2、3,
但是并行队列的先后顺序就不一定了。

那么,并行队列又是怎么在执行呢? 并行队列虽然可以同时多个任务的处理,但是并行队列的处理量,还是要根据当前系统状态来。如果当前系统状态最多处理2个任务,那么1、2会排在前面,3什么时候操作,就看1或者2谁先完成,然后3接在后面。 串行和并行就简单说到这里,关于它们的技术点其实还有很多,可以自行了解。

&3.2 同步与异步

串行与并行针对的是队列,而同步与异步,针对的则是线程。 最大的区别在于,同步线程要阻塞当前线程,必须要等待同步线程中的任务执行完,返回以后,才能继续执行下一任务;而异步线程则是不用等待。 仅凭这几句话还是很难理解,所以可以多准备几个案例,边分析边理解。

&3.3 GCD API

GCD API很多,这里仅介绍本文用到的。 1. 系统标准提供的两个队列

// 全局队列,一个特殊的并行队列
dispatch_get_global_queue
// 主队列,在主线程中运行,因为主线程只有一个,所以这是一个特殊的串行队列
dispatch_get_main_queue

2. 除此之外,还可以自己生成队列

// 从DISPATCH_QUEUE_SERIAL看出,这是串行队列
dispatch_queue_create("com.demo.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL)
// 同理,这是一个并行队列
dispatch_queue_create("com.demo.concurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
 ```
3. 同步与异步线程的创建:

dispatch_sync(..., ^(block)) // 同步线程 dispatch_async(..., ^(block)) // 异步线程


##案例与分析

假设你已经基本了解了上面提到的知识,接下来进入案例讲解阶段。

#### 案例一: 当同步遇到了串行

NSLog(@"1"); // 任务1 dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{     NSLog(@"2"); // 任务2 }); NSLog(@"3"); // 任务3

控制台输出结果:

1

分析:
- dispatch_sync表示是一个同步线程;
- dispatch_get_main_queue表示运行在主线程中的主队列;
- 任务2是同步线程的任务。
- 任务3需要等待任务2结束之后再执行.

首先执行任务1,这是肯定没问题的,只是接下来,程序遇到了同步线程,那么它会进入等待,等待任务2执行完,然后执行任务3。但这是主队列,是一个特殊的串行队列,有任务来,当然会将任务加到队尾,然后遵循FIFO原则执行任务。那么,现在任务2就会被加到最后,任务3排在了任务2前面,问题来了:
> 任务3要等任务2执行完才能执行,任务2又排在任务3后面,意味着任务2要在任务3执行完才能执行,所以他们进入了互相等待的局面。【既然这样,那干脆就卡在这里吧】这就是死锁。


![案例1分析:](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1483059-82244285841f9e60.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

#### 案例二:当同步遇到了并行

NSLog(@"1"); // 任务1 dispatch_sync(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{     NSLog(@"2"); // 任务2 }); NSLog(@"3"); // 任务3

控制台输出结果为:

1 2 3

分析:
首先执行任务1,接下来会遇到一个同步线程,程序会进入等待。等待任务2执行完成以后,才能继续执行任务3。从dispatch_get_global_queue可以看出,任务2被加入到了全局的并行队列中,当并行队列执行完任务2以后,返回到主队列,继续执行任务3。

![案例2分析:](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1483059-08e2e54c5eb4dcdb.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

#### 案例三: 咱们来点复杂一些的: 同步异步都有

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.demo.serialQueue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); NSLog(@"1"); // 任务1 dispatch_async(queue, ^{     NSLog(@"2"); // 任务2     dispatch_sync(queue, ^{           NSLog(@"3"); // 任务3     });     NSLog(@"4"); // 任务4 }); NSLog(@"5"); // 任务5

控制台输出结果:

1 5 2 // 2 和 5 的顺序不一定 , 3, 4, 没有输出

分析:
这个案例没有使用系统提供的串行或并行队列,而是自己通过dispatch_queue_create函数创建了一个DISPATCH_QUEUE_SERIAL的串行队列。
 1.执行任务1;
2.遇到异步线程,将【任务2、同步线程、任务4】加入串行队列中。因为是异步线程,所以在主线程中的任务5不必等待异步线程中的所有任务完成;
3.因为任务5不必等待,所以2和5的输出顺序不能确定;
4.任务2执行完以后,遇到同步线程,这时,将任务3加入串行队列;
5.又因为任务4比任务3早加入**串行队列**,所以,任务3要等待任务4完成以后,才能执行。但是任务3所在的同步线程会阻塞,所以任务4必须等任务3执行完以后再执行。这就又陷入了无限的等待中,造成死锁。


![案例3分析:](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1483059-6ed3ef17c4c48db1.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

#### 案例四:异步遇到同步回主线程

NSLog(@"1"); // 任务1 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{     NSLog(@"2"); // 任务2     dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{         NSLog(@"3"); // 任务3     });     NSLog(@"4"); // 任务4 }); NSLog(@"5"); // 任务5

控制台输出结果:

1 2 5 4 3 // 2 和 5 顺序不一定

分析: 
这个案例,我相信大家都熟悉,没错,这就是典型的异步加载数据,回调主线程更新UI那个案例;

首先,将【任务1、异步线程、任务5】加入Main Queue中,异步线程中的任务是:【任务2、同步线程、任务4】。

所以,先执行任务1,然后将异步线程中的任务加入到Global Queue中,因为异步线程,所以任务5不用等待,结果就是2和5的输出顺序不一定。

然后再看异步线程中的任务执行顺序。任务2执行完以后,遇到同步线程。将同步线程中的任务又回调加入到Main Queue中,这时加入的任务3在任务5的后面。

当任务3执行完以后,没有了阻塞,程序继续执行任务4。

从以上的分析来看,得到的几个结果:1最先执行;2和5顺序不一定;4一定在3后面。

![案例4分析:](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1483059-38da3d2425abecb7.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

#### 案例五: 当我们典型案例4,遇到了主线程上出现无限循环的时候

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{     NSLog(@"1"); // 任务1     dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{         NSLog(@"2"); // 任务2     });     NSLog(@"3"); // 任务3 }); NSLog(@"4"); // 任务4 while (1) { } NSLog(@"5"); // 任务5

打印台输出结果:

1 4 // 1 和 4 顺序不一定

分析:

和上面几个案例的分析类似,先来看看都有哪些任务加入了Main Queue:【异步线程、任务4、死循环、任务5】。

在加入到Global Queue异步线程中的任务有:【任务1、同步线程、任务3】。

第一个就是异步线程,任务4不用等待,所以结果任务1和任务4顺序不一定。

任务4完成后,程序进入死循环,Main Queue阻塞。但是加入到Global Queue的异步线程不受影响,继续执行任务1后面的同步线程。

同步线程中,将任务2加入到了主线程,并且,任务3等待任务2完成以后才能执行。这时的主线程,已经被死循环阻塞了。所以任务2无法执行,当然任务3也无法执行,在死循环后的任务5也不会执行。

最终,只能得到1和4顺序不定的结果。


![案例5分析:](http://upload-images.jianshu.io/upload_images/1483059-9aa3a3ada8c09624.png?imageMogr2/auto-orient/strip%7CimageView2/2/w/1240)

**GCD死锁问题,我们就暂时讨论到这里,上面列举的5各案例,基本已经概括了GCD遇到的绝大多数情况了,以后有遇到其他情况的时候,再来补充,**
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引用来自“安然时光_大熊”的评论

引用来自“我才是撸大师”的评论

我以为是某党

引用来自“little_kid”的评论

+1
那我是不是应该改为某党死锁啊

+1
2016/02/23 01:06
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引用来自“我才是撸大师”的评论

我以为是某党

引用来自“little_kid”的评论

+1
那我是不是应该改为某党死锁啊
2016/02/22 15:01
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引用来自“rugou”的评论

还以为哥们很牛逼的在探讨某某党G.C.D[3]

引用来自“安然时光_大熊”的评论

也就是简单的理清思路,见笑了
我也以为是在讨论那啥,O(∩_∩)O哈哈~见笑了
2016/02/22 14:44
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引用来自“安然时光_大熊”的评论

引用来自“USIDCBBS”的评论

伟光正暂时死不了
呃 伟光正太牛, 我们小民不敢过多谈及啊

谈伟光正色变
2016/02/22 13:29
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引用来自“我才是撸大师”的评论

我以为是某党
+1
2016/02/22 12:00
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螳臂当车的暴徒!29
2016/02/21 19:51
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我以为是某党
2016/02/21 19:16
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引用来自“USIDCBBS”的评论

伟光正暂时死不了
呃 伟光正太牛, 我们小民不敢过多谈及啊
2016/02/21 16:53
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伟光正暂时死不了
2016/02/21 15:12
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看到名称我就来了
2016/02/21 12:04
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