看过了很多多线程的文章，也写过很多多线程相关的博客；也知道了多线程在操作系统层面，是由中断、原语、信号量、互斥等底层原理实现；但真正遇到多线程问题时，还是不能很快的定位问题出在了哪里。
iOS GCD 的实践
在处理复杂且庞大的多线程项目时，我并不喜欢用 GCD，而更倾向于 NSOperation，原因有二：
1、GCD 的语法格式 (block)，会导致项目中 GCD 的代码块到处乱飘，不利于代码结构化管理，以及将多线程能力收缩到一处。
2、GCD 设置中很难优雅的设置操作依赖。
由于 GCD 直接将线程的概念隐藏，暴露给使用者只有两个概念，同步(异步) 和 队列。
同步
一句话理解同步，就是要不要等待。同步即等待返回，异步就是无需等待，继续往后执行。
NSLog(@"1、beigin sync, waiting!"); dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("Queue1", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_sync(queue1, ^{ NSLog(@"2、sync excute"); }); NSLog(@"3、end sync, finish!");
上面代码的执行顺序是 1-2-3；即使将队列改为并发的全局队列也一样。并且一般情况下，同步执行的代码块，不会开新的线程，即当前在什么线程，同步执行的代码块就在什么线程执行。上述代码 1-2-3 都在同一个线程执行。
为什么不开线程？很多人都会误以为，用了队列 queue1，就一定开了线程，但并不是。队列并不能左右是否线程，队列只能规定任务的调度顺序。但也有例外，就是主队列 (main queue)，这个后文在说。
队列是一种排列任务的方式，串行队列要求：队列中的任务必须一个接一个的执行。队列中任务的顺序，根据添加的先后时机而定。而并发队列中，任务都是并发执行的，并且系统会根据目前线程池的情况，决定开多少线程执行这些并发任务。并发和并行的概念很容易混淆，但其实二者有本质区别：
并行：多个任务真正的同时执行，英文叫 Parallel，该次本意是平行，通过平行一词就能很好的理解并行，多个任务是平行关系。加入一个处理器有四个核心，那么并行就是指，4个任务分别被4个核心同时处理。 并发：则指的是，多个任务具备同时执行的能力，任务彼此之间不会互相等待。并发的任务不一定是并行执行的，大多数情况下，并发的任务可能都由一个处理器核心执行，处理器快速的在多个任务之间切换执行。例如每个任务被分配了多个处理器的时间片，处理器就会执行一个时间片 A 任务，然后再执行一个时间片的 B 任务，然后又执行一个时间片的 A 任务。直到 A B 任务都执行完。可以看到任务的执行不是原子性的，而是被分配到若干个时间片上。
队列和同步的冲突 引发死锁
下面的代码在主线程执行会引发一个死锁：
NSLog(@"running on main thread"); // Code 1 dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{ NSLog(@"deadlock"); // Code 2 });
最近在解决多线程时，我才真正理解这里为什么死锁。根本原因是同步机制和串行队列的任务调度之间的矛盾，引发了死锁。首先，主队列是一个串行队列，这就要求，主队列中的任务必须一个接一个的执行，
Code 1所在的执行任务已经在主队列中了，不妨称为 A 任务，并且正在执行。此时又向该串行队列添加了 B 任务，即Code 2代码。因为 A 任务正在执行，所以 B 任务不能被处理器调度。但这里用了sync同步执行，即表示当前执行的 A 任务需要等待 B 任务执行完，才能继续。但串行队列又要求 B 任务只有等 A 任务执行完，才能被处理器调度。所以出现了互相等待的死锁现象。并不是只有主队列会死锁，只要是在一个串行队列中，继续同步添加任务，都会死锁。
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("Test_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_async(queue, ^{ NSLog(@"1、start sync on queue"); dispatch_sync(queue, ^{ // deadlock NSLog(@"2.1、sync on queue task"); }); });
上边的代码同样会死锁，先用 async 向 queue 中添加了一个任务，此时会开一个线程，然后继续用同步的方式向 queue 中添加任务，就会触发同步机制和串行队列任务调度机制的冲突，导致死锁，原理和主队列一样。
主队列的特殊性
前边提到，队列本身只是安排任务的调度方式，本身不具备开线程能力。而加上异步后，才会开线程，为了加深理解，可以多看看下边的代码示例：
dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("Test_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("Inner_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_async(queue1, ^{ NSLog(@"2、start async on queue1, thread: %@", [NSThread currentThread]); dispatch_sync(queue2, ^{ NSLog(@"2.1、sync on queue2 task 1111111, thread: %@", [NSThread currentThread]); }); dispatch_sync(queue2, ^{ NSLog(@"2.2、sync on queue2 task 2222222, thread: %@", [NSThread currentThread]); }); }); dispatch_sync(queue2, ^{ NSLog(@"1、sync on queue2 the end !!!!!!, thread: %@", [NSThread currentThread]); });
上述代码的执行顺序是：
1 - 2 - 2.1 - 2.2，这个比较好理解。同时，2 - 2.1 - 2.2 三条打印，都在同一个线程，原因这里不再赘述。但是主队列比较特殊，系统让主队列中的任务都在主线程执行：dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("Test_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_async(queue1, ^{ NSLog(@"1、start a new thread"); dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ NSLog(@"3、async on main thread"); }); dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{ NSLog(@"2、sync on main thread"); }); });
上述代码的执行顺序:
1-2-3，并且 2 、3 代码都会在主线程执行。利用同步与队列实现任务的依赖执行
有时候，任务的依赖执行很有用，比如延长 app 在进入后台的执行能力：
- (void)excuteWhenAppEnterBackground { NSLog(@"0、running on main thread"); dispatch_queue_t queue1 = dispatch_queue_create("Test_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_queue_t queue2 = dispatch_queue_create("Inner_queue", DISPATCH_QUEUE_SERIAL); dispatch_sync(queue1, ^{ dispatch_async(queue2, ^{ NSLog(@"1、Perform task 1 on queue2 in background"); }); dispatch_async(queue2, ^{ NSLog(@"2、Perform task 2 on queue2 in background"); }); }); dispatch_sync(queue2, ^{ NSLog(@"3、This will perform on main thread in queue2"); }); }
上述代码执行顺序：
0-1-2-3，同时 1、2 在同一个子线程执行，0、3 均在主线程执行。同时由于 1-2-3 任务都在 queue2 这个串行队列中，且 3 号任务最晚加入到队列，所以 3 必须等待 1-2 执行完才能执行。如果 1-2 执行的是耗时任务，例如后台下载，那么 3 号打印就需要再主线程等待一会才能执行。由于会卡主线程，所以这样的代码一般都用在 app 进入后台后执行，从而延长 app 的后台执行时间。