DispatchQueue

DispatchQueue 是 GCD（Grand Central Dispatch）中最常用的类之一，它提供了一种基于队列（queue）的多任务并发管理方式，允许在并发操作中调度任务。它的主要功能是在主线程或后台线程上执行同步任务或异步任务，使用起来高效又直观。

以下是对 DispatchQueue 的接口结构、功能说明以及使用方法的详细介绍。

1. DispatchQueue 功能概览 #

DispatchQueue 基于先进先出 (FIFO) 队列运行。它负责管理任务的调度并将其分发到相应的线程上。

主要功能： #

控制任务在主线程或后台线程上运行。
支持同步（sync）和异步（async）任务。
提供串行队列和并发队列，以灵活实现任务调度。
提供 QoS（Quality of Service，服务质量）设置，用于控制任务优先级。
借助定时器和 DispatchWorkItem 提供延迟执行、循环执行以及任务取消功能。

2. DispatchQueue 的接口结构 #

DispatchQueue 主要通过以下方法和接口调度任务：

创建队列 #

方法	说明
`DispatchQueue.main`	获取主队列，用于在主线程运行任务。
`DispatchQueue.global(qos: DispatchQoS)`	获取全局并发队列，可以指定 QoS 切换任务的优先级。
`DispatchQueue(label:)`	创建自定义队列（串行或并发）。默认是串行队列，可通过配置使其提供并发功能。

任务执行方式 #

方法	说明
`async {}`	异步任务，立即返回，不阻塞当前线程。
`sync {}`	同步任务，阻塞当前线程直到任务完成。
`asyncAfter(deadline:execute:)`	延迟调度任务。

其它实用功能 #

方法	说明
`DispatchWorkItem`	包装任务，可以控制任务的状态，例如取消任务。
`DispatchSourceTimer`	创建定时器任务。

3. DispatchQueue 的使用说明 #

以下是 DispatchQueue 的一些常见用法和代码示例：

(1) 使用主队列 #

主队列是一种特殊的串行队列，所有的任务会在主线程执行，适用于更新 UI 操作。

DispatchQueue.main.async {
    // 在主线程上运行的任务，通常是刷新 UI
    someView.text = "Hello, DispatchQueue!"
}

(2) 使用全局并发队列 #

使用全局并发队列适合执行耗时任务，例如下载文件或后台数据处理。可以通过 qos 参数指定任务的优先级。

常见的 QoS：
- .userInteractive：用户交互任务，需立即执行（如 UI 刷新）。
- .userInitiated：用户发起的任务（优先级高，如文件打开）。
- .utility：后台长时间运行的任务（如文件下载、数据分析）。
- .background：低优先级任务（如预加载）。

// 从全局并发队列调度任务（优先级设置为 .userInitiated）
DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
    print("正在下载数据")

    // 模拟耗时操作
    Thread.sleep(forTimeInterval: 2)

    DispatchQueue.main.async {
        print("UI 更新完成")
    }
}

(3) 创建自定义队列 #

串行队列（Serial Queue） #

串行队列中的任务按顺序一个接一个执行。

let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.example.serialQueue")

serialQueue.async {
    print("任务 1 开始")
    Thread.sleep(forTimeInterval: 1) // 模拟耗时任务
    print("任务 1 完成")
}

serialQueue.async {
    print("任务 2 开始")
    Thread.sleep(forTimeInterval: 1)
    print("任务 2 完成")
}

并发队列（Concurrent Queue） #

并发队列中的任务可以同时执行，提高执行效率：

let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "com.example.concurrentQueue", attributes: .concurrent)

concurrentQueue.async {
    print("任务 A 开始")
    Thread.sleep(forTimeInterval: 1)
    print("任务 A 完成")
}

concurrentQueue.async {
    print("任务 B 开始")
    Thread.sleep(forTimeInterval: 2)
    print("任务 B 完成")
}

concurrentQueue.async {
    print("任务 C 开始")
    Thread.sleep(forTimeInterval: 0.5)
    print("任务 C 完成")
}

(4) 延迟执行任务 #

通过 asyncAfter 方法，可以延迟指定时间后执行任务。例如：

let delayQueue = DispatchQueue(label: "com.example.delay")

let delayTime: DispatchTime = .now() + 2 // 延迟 2 秒
delayQueue.asyncAfter(deadline: delayTime) {
    print("延迟 2 秒后执行任务")
}

(5) DispatchWorkItem：控制和取消任务 #

通过 DispatchWorkItem，你可以封装任务并在需要时取消它。

let workItem = DispatchWorkItem {
    print("执行工作任务")
}

// 提交任务
DispatchQueue.global().async(execute: workItem)

// 如果需要取消任务
workItem.cancel()

在任务执行前检查是否已被取消：

let workItem = DispatchWorkItem {
    if workItem.isCancelled {
        print("任务已取消")
        return
    }
    print("执行工作任务")
}
DispatchQueue.global().async(execute: workItem)

(6) 定时器任务 #

创建一个定时任务，使用 DispatchSourceTimer。

let timer = DispatchSource.makeTimerSource()

// 配置定时器：延迟 1 秒开始执行，并每隔 2 秒执行一次
timer.schedule(deadline: .now() + 1, repeating: 2)

timer.setEventHandler {
    print("定时器触发任务")
}

// 启动定时器
timer.activate()

// 停止定时器任务
DispatchQueue.global().asyncAfter(deadline: .now() + 10) {
    timer.cancel()
    print("定时器任务结束")
}

(7) 同步任务 (`sync`) 的使用 #

同步任务会阻塞当前线程，直到任务完成。避免在主线程中使用它以防止死锁。

let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.example.serialQueue")

serialQueue.sync {
    print("同步任务 1")
}

serialQueue.sync {
    print("同步任务 2")
}

4. DispatchQueue 的注意事项 #

避免主线程阻塞
- 不要在主线程上运行耗时任务（如文件 I/O、网络请求），否则会导致 UI 卡顿。
死锁问题
- 如果主线程中调用同步任务（sync），而该任务又等待主线程完成，容易引发死锁：
```
DispatchQueue.main.sync {
    print("死锁会发生！")
}
```
QoS 的使用
- 为不同任务设置不同的 QoS 以优化系统资源使用。
任务取消
- 使用 DispatchWorkItem 可以追踪和取消任务，但实际已启动的任务不能被实际中断。

5. 总结与应用场景 #

使用场景	解决方法
主线程更新 UI	`DispatchQueue.main.async`
后台处理任务	`DispatchQueue.global().async` 或自定义队列
任务控制及取消	使用 `DispatchWorkItem`
延迟任务	使用 `.asyncAfter`
循环/定时任务	使用 `DispatchSourceTimer`

DispatchQueue 是高效的任务管理工具，通过它你可以灵活调度任务、优化并发性能。