自定义串行DispatchQueue未死锁且复用主线程的原因解析

问题背景 #

我编写了一段自定义串行队列的GCD代码，运行后发现同步任务居然在主线程执行且未死锁，但将队列换成主队列时却出现了预期中的死锁，有两个疑问：

1. 为什么自定义串行队列用sync提交任务时，与当前线程（主线程）相同却未发生死锁？
2. 为什么自定义串行队列会复用主线程执行任务，我原本以为它会使用其他线程？

代码示例与输出 #

示例1：自定义串行队列（无死锁） #

let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.hello")
print("current:",Thread.current)
for i in 0...9 {
    serialQueue.sync {
        print(i,Thread.current)
    }
}
print("hello world")

运行输出：

current: <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
0 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
1 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
2 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
3 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
4 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
5 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
6 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
7 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
8 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
9 <NSThread: 0x7f8dd5c0dfe0>{number = 1, name = main}
hello world

示例2：主队列（死锁） #

let serialQueue = DispatchQueue.main
print("current:",Thread.current)
for i in 0...9 {
    serialQueue.sync {
        print(i,Thread.current)
    }
}
print("hello world")

解答 #

1. 自定义串行队列无死锁的原因 #

GCD的死锁触发条件是：在某个串行队列的执行线程上，同步提交任务到同一个串行队列。

• 主队列是特殊的串行队列，它的执行线程固定为主线程。当你在主线程调用DispatchQueue.main.sync时，主线程会阻塞等待提交的任务执行，但这个任务被排在主队列当前正在执行的任务之后，永远无法得到执行机会，因此死锁。
• 自定义串行队列没有绑定固定的执行线程。当你用sync提交任务时，GCD会检查：当前线程是否正在执行该自定义队列的任务？如果没有，就直接在当前线程（主线程）执行提交的闭包，不需要等待队列调度，自然不会出现死锁。

2. 自定义队列复用主线程的原因 #

sync方法的核心是同步等待任务完成，GCD为了减少线程切换的性能开销，会做「线程合并」优化：

• 当调用sync的线程未与目标串行队列绑定（自定义队列无固定线程），且目标队列当前没有正在执行的任务时，GCD会直接在当前线程执行任务，而不会调度到线程池的其他线程。
• 注意：这种优化仅针对sync提交的任务，async提交的任务仍会被调度到线程池的其他线程执行（主队列的async除外）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Li Fumin