iOS 【一篇文章引发的思考 —— 异步/同步/并发/串行】

逛到 stackoverflow 上面一篇提问，引起了我的深思，写了这么久的代码，反过头来去看最最基本的东西，却又觉得十分有趣。不废话了，直接上链接：

https://stackoverflow.com/questions/19180661/sync-dispatch-on-current-queue

引起我兴趣的主要是最下面的回复，我截图下来了，不能连外网的朋友可以看一下：

可以看到，上面有四个示例，其中的两个死锁了，另外两个正常运行。先来普及一下死锁的概念再解释原因。

死锁：在一个串行队列Q中执行任务A，可是此时又要在任务A中同步执行任务B，将任务B也是添加到了串行队列Q中，这样就会发生死锁。

就如同上面两个死锁的情况，外层 block 要等待执行完毕后才算完成，而此时在外层 block 内部又加了一个任务，而这个任务强制要同步执行，强制插入，这样一来就必须先执行内部的任务，可以此时线程队列被外层 block 占用着，必须等待外层 block 走到头才可以走新添加的任务。这样两个任务牵制彼此，都无法完成。

那么我们改一下 Situation 3 中的代码：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
    [self goDoSomethingLongAndInvolved];
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"Situation 3"); 
    });
});

将外层的队列改为并发队列，那么结果就是可以执行了。首先要明白的是这个外层的并发队列中只有一个任务，所以不存在什么串行、并发之分。又因为没有新的线程，所以内部先执行 goDoSome... 方法，再执行 NSLog 输出，最后执行外层 block 结束花括号。而内层的同步也就说明了必须先执行内层 block 内的代码，再继续向下执行。因为分属不同的队列，所以就让线程先过去执行内层 block，再回过头来执行外层的 block 剩下部分收尾就可以了。 
打个比方：一个工人（一条线程）去完成两条生产线（两个队列）的任务，正在生产线A（外层 block）工作，突然被叫到生产线B（内层 block）去工作，而且是必须去（同步执行），做完生产线B的任务，接着回来收尾生产线A的任务（收尾最后外层 block 的花括号）。
那 Situation 1 为什么没有发生死锁呢？答：因为内层的 block 是异步执行的，也就是在单线程并且同一串行队列中，内层 block 可以等待串行队列中其余的任务完成再来执行内层 block 内的任务，即等待外层 block 右花括号结束之后再来执行 NSLog。

Situation 4 同理。

Situation 1 和 Situation 4 的区别在于外层 block 是异步调用还是同步调用，但异步和同步是相对于同一线程下同级的任务而言的，所以说这里的任务只存在外层的 block 一个，所以说异步同步就没有区别了。

写了几个个小 Demo，大家可以分析一下。

第一个 demo，初步理解：

两个 VC，YellowVC push 到 GreenVC，在 GreenVC 中添加一个 pop 按钮。按钮的点击方法实现如下：

- (IBAction)btnClick2:(UIButton *)sender {
    self.myBlock = ^{
        NSLog(@"A"); // 任务A
        sleep(3); // 任务B
        NSLog(@"C"); // 任务C
    };
    
    [self.navigationController popViewControllerAnimated:true]; // 任务D
    
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        self.myBlock();
    });
}

那么问题是任务 A、B、C、D执行顺序如何？（正解：D A B C）

那么我们再修改一下代码：

- (IBAction)btnClick2:(UIButton *)sender {
    self.myBlock = ^{
        NSLog(@"A"); // 任务A
        sleep(3); // 任务B
        NSLog(@"C"); // 任务C
    };
    
    [self.navigationController popViewControllerAnimated:true]; // 任务D
    self.myBlock();
}

那么问题又来了，现在的任务调用顺序是什么呢？（正解：A B C D）

理由：上面两段代码，其区别在于 block 是否是异步调用的。而我们理解这两段程序首先要明白一点，那就是 pop 方法是异步调用的。如果 pop 不是异步调用的，那么你怎么可能在 pop 执行过后再去拿到 self 指针去调用其他的方法呢？pop 过后，self 可就出栈了，那样一来在 pop 之后调用 self 指针不就会报错了吗。

所以说第一段代码 pop 和 block 都是异步调用的，所以按照顺序执行。主线程中原本包含任务 btnClick2，所以按照顺序执行完 btnClick2 就可以了，而 pop 也不会受到影响（这里指卡顿）。第二段代码由于 pop 异步，并且主线程会将 pop 异步放在最后执行。那么主线程在执行 btnClick2 这个任务时，就会先执行完 myBlock 的赋值，然后将 pop 异步放在最后调用，再接着执行 myBlock 的代码，再接着执行 btnClick2 的右花括号。这样一来 btnClick2 任务就完全执行完毕，主线程空闲，此时再执行 pop 任务。所以说运行结果会先打印A，然后卡顿3s，然后打印C，最后再 pop。此时会造成 pop 的卡顿。

第二个 demo，有助于加深理解：

- (IBAction)btnClick2:(UIButton *)sender {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("darktest", nil);

    NSLog(@"doSomething 1 %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@"doSomething 2 %@", [NSThread currentThread]);
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"doSomething 3 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
         NSLog(@"doSomething 4 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    NSLog(@"doSomething 5 %@", [NSThread currentThread]);
}

那么上面的这 5 句打印，是以什么顺序执行的？

我们先为这段代码加上注释：

- (IBAction)btnClick2:(UIButton *)sender {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("darktest", nil); // 串行队列
    
    // 主线程执行
    NSLog(@"doSomething 1 %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@"doSomething 2 %@", [NSThread currentThread]);
    
    // 添加到不同队列的任务，async 可以开线程立即执行，主线程不等待此任务执行完
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"doSomething 3 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    // 主队列任务，async 不开线程，任务加入到主队列后面，主线程不等待此任务执行完
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
         NSLog(@"doSomething 4 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    // 主线程执行
    NSLog(@"doSomething 5 %@", [NSThread currentThread]);
}

然后再来分析结果：

由于在主线程中顺序执行，所以 1 - 2 是首要先执行的，然后 3 会开线程并且启用全新的串行队列，所以 3 立即执行，但 3 开线程需要耗时。由于 4 主线程主队列异步等待执行，而 5 是主线程主队列正常顺序执行，所以 5 会在 4 之前执行。

所以得出结论：

1  2 肯定先顺序打印，3  4  5 均在 1  2 后面打印，4 一定在 5 之后打印，3 不一定在 1  2 之后的哪个位置打印。

第三个 demo，相信这个 demo 过后你就会对 异步/同步/串行/并发 理解的更加透彻了：

- (IBAction)btnClick2:(UIButton *)sender {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("darktest", nil); 
    
    NSLog(@"doSomething 1 %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@"doSomething 2 %@", [NSThread currentThread]);

    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"doSomething 2.5 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    dispatch_async(queue, ^{
        NSLog(@"doSomething 3 %@", [NSThread currentThread]);
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"doSomething 6 %@", [NSThread currentThread]);
        });
        NSLog(@"doSomething 7 %@", [NSThread currentThread]);
    });

    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"doSomething 4 %@", [NSThread currentThread]);
    });
  
    NSLog(@"doSomething 5 %@", [NSThread currentThread]);
}

那么上面的这 8 句打印，是以什么顺序执行的？

我们还是先为这段代码加上注释：

- (IBAction)btnClick2:(UIButton *)sender {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("darktest", nil); // 串行队列
    
    // 主线程执行
    NSLog(@"doSomething 1 %@", [NSThread currentThread]);
    NSLog(@"doSomething 2 %@", [NSThread currentThread]);
    
    // 主线程等待sync完成任务再继续执行70行往下的代码。由于GCD优化，sync的任务会被当前线程（主线程）执行。
    dispatch_sync(queue, ^{
        NSLog(@"doSomething 2.5 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    // 添加到不同队列的任务，async可以开线程立即执行，主线程不等待此任务执行完
    dispatch_async(queue, ^{
        // =====此时是子线程在执行代码=====
        NSLog(@"doSomething 3 %@", [NSThread currentThread]);
        // 添加到同一个串行队列的异步任务，不开线程，任务加入到串行队列后面，当前线程不等待任务执行完
        dispatch_async(queue, ^{
            NSLog(@"doSomething 6 %@", [NSThread currentThread]);
        });
        // 当前线程先完成当前任务
        NSLog(@"doSomething 7 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    // 主队列任务，async不开线程，任务加入到主队列后面，主线程不等待此任务执行完
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSLog(@"doSomething 4 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    // 主线程执行
    NSLog(@"doSomething 5 %@", [NSThread currentThread]);
}

我们直接得出结果：

1  2  2.5 肯定率先执行，（3  6  7）在新的线程中执行，（3  6  7）整体顺序未知，5 肯定在 4 的前面执行。（3  6  7）内部肯定是 3  7  6 的顺序执行。

然后我们将 6 的地方改为：

dispatch_sync(queue, ^{
	NSLog(@"doSomething 6 %@", [NSThread currentThread]);
});

那么结果会是怎样的？

直接得出结果：

主线程正常，而子线程死锁，App 还是崩溃了。

第四个 demo，如果你分析对了调用顺序，基本上这一部分就理解了：

- (IBAction)btnClick2:(UIButton *)sender {
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("darktest", nil); //串行队列
    dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("darktest2", nil); //串行队列2
    
    //主线程执行
    NSLog(@"doSomething 1 %@", [NSThread currentThread]);
    
    dispatch_sync(queue, ^{ // A
        NSLog(@"doSomething 2 %@", [NSThread currentThread]);
        dispatch_sync(queue2, ^{ // B
            NSLog(@"doSomething 3 %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        dispatch_async(queue, ^{ // C
            NSLog(@"doSomething 4 %@", [NSThread currentThread]);
            dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{ // D
                NSLog(@"doSomething 5 %@", [NSThread currentThread]);
                dispatch_sync(queue2, ^{ // E
                    NSLog(@"doSomething 6 %@", [NSThread currentThread]);
                });
                NSLog(@"doSomething 7 %@", [NSThread currentThread]);
            });
            NSLog(@"doSomething 8 %@", [NSThread currentThread]);
        });
        
        NSLog(@"doSomething 9 %@", [NSThread currentThread]);
    });
    
    //主线程执行
    NSLog(@"doSomething 10 %@", [NSThread currentThread]);
}

直接给出答案：1  2  3  9  （4） 10 （4）  5  6  7  8

其中 4 的打印位置不确定，如果你也得到的这个结果，那么恭喜你。在这里不做解释。不明白的可以留言。

最后得出我们本文的结论：

异步、同步、串行、并发 这些名词的概念都不能脱离 线程、队列 来单独描述。单纯去解释一个名词在我看来是没有意义的。大家通过 demo 可以理解了就好。

本文感谢：darkhandz 提供 demo，感谢我俩两天如同浆糊般的讨论。