GCD队列管理之YYDispatchQueuePool

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前言

iOS中，我们经常使用GCD来进行并发操作，我们并不需要关心线程的管理，Dispatch Queue会自动帮我们处理线程的创建和释放，在极大的简化并发操作的同时，某些情况下，Dispatch Queue的滥用可能会导致应用挂起，如向并发队列中添加阻塞的Block，阻塞的Block会导致系统创建更多的线程来处理任务，而GCD线程池的最大线程数为64个，所以一旦达到最大值，应用将挂起。
接下来，我将列出一些解决方案，来更好的使用Dispatch Queue。

YYDispatchQueue

YYDispatchQueue的主要思想是使用串行队列来替换并发队列，可以为指定的NSQualityOfService创建一个队列池，由YYDispatchQueuePool对象来进行管理，每一种NSQualityOfService最多可以创建32个串行队列，通过- (dispatch_queue_t)queue;方法来获取可用队列，其采用Round Robin轮询算法。

除了可以创建队列池来管理并发外，还可以通过C的全局函数（dispatch_queue_t YYDispatchQueueGetForQOS(NSQualityOfService qos)）来获取特定的NSQualityOfService串行队列，队列由全局的队列池来管理，每一种NSQualityOfService的串行队列数与核数相同，这样可以尽可能的减少线程之间的上下文切换。

YYDispatchQueuePool对象使用YYDispatchContext struct来管理队列池，代码目前还存在内存泄露的问题，因为struct是在堆上分配的内存，最后使用YYDispatchContextRelease释放context时只释放了结构体成员的内存空间，而没有释放结构体自己申请的空间，解决方法如下注释，加上free(context)即可。

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typedef struct {
    const char *name;
    void **queues;
    uint32_t queueCount;
    int32_t counter;
} YYDispatchContext;

static void YYDispatchContextRelease(YYDispatchContext *context) {
    if (!context) return;
    if (context->queues) {
        for (NSUInteger i = 0; i < context->queueCount; i++) {
            void *queuePointer = context->queues[i];
            dispatch_queue_t queue = (__bridge_transfer dispatch_queue_t)(queuePointer);
            const char *name = dispatch_queue_get_label(queue);
            if (name) strlen(name); // avoid compiler warning
            queue = nil;
        }
        free(context->queues);
        context->queues = NULL;
    }
    if (context->name) free((void *)context->name);
    //内存泄露，需添加  free(context);
}

NSOperationQueue

使用NSOperationQueue，设置maxConcurrentOperationCount来控制并发量。

Dispatch Semaphores

使用Dispatch Queue时，可以用信号量来控制并发的数量，GCD提供信号量的支持，dispatch_semaphore_t用来表示信号量。在往队列添加任务之前，可以使用dispatch_semaphore_wait来获取信号量，成功获取后即可往队列中添加任务，当任务完成时，使用dispatch_semaphore_signal来释放信号量。

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// 示例代码需要封装一下，不要直接在主线程或次级线程中直接调用dispatch_semaphore_wait，可能会引发UI挂起
...
dispatch_semaphore_t concurrencyLimitingSemaphore = dispatch_semaphore_create(limit);
...

dispatch_semaphore_wait(concurrencyLimitingSemaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
dispatch_async(someConcurrentQueue, ^{
    /* work goes here */
    dispatch_semaphore_signal(concurrencyLimitingSemaphore);
}

附录

  1. https://stackoverflow.com/questions/7213845/number-of-threads-created-by-gcd
  2. https://github.com/ibireme/YYDispatchQueuePool
  3. https://developer.apple.com/library/content/documentation/General/Conceptual/ConcurrencyProgrammingGuide/OperationQueues/OperationQueues.html#//apple_ref/doc/uid/TP40008091-CH102-SW24