本文介绍Block的概念和用途，以及Block与GCD结合在iOS中的并行编程技巧。探讨Block与C语言函数指针的区别，如何在Block中修改外部变量等内容。并通过示例详细解释如何使用DispatchQueue和Semaphore来实现并行任务管理和线程同步。
block是一个C level的语法以及运行时的一个特性，和标准C中的函数（函数指针）类似。用于回调函数的地方。两个对象间的通讯。实现轻量级的“代理”。
blocks和C语言函数指针的区别
如何调用blocks
调用block和C语言函数指针的调用一模一样
如何在 block 中修改外部变量?????
考虑到 block 的目的是为了支持并行编程，对于普通的 local 变量，我们就不能在 block 里面随意修改（原因很简单，block 可以被多个线程并行运行，会有 问题 的），而且如果你在 block 中修改普通的 local 变量，编译器也会报错。那么该如何修改外部变量呢？有两种办法，第一种是可以修改 static 全局变量；第二种是可以修改用新关键字 __block 修饰的变量。
__block关键字
一个Block的内部是可以引用自身作用域外的变量的，包括static变量，extern变量或自由变量（定义一个变量的时候，如果不加存储修饰符，默认情况下就是自由变量auto,auto变量保存在stack中的，除了auto之外还存在register,static等存储修饰符），
对于局部变量，在block中是只读的。在引入block的同时，还引入了一种特殊的关键字__block，用此声明一个局部变量可以被函数块修改。
实例：
void(^aBlock)(void) = 0; // 声明一个block
aBlock = ^(void){ // 给block赋值
NSLog(@"this is a block.");
};
aBlock(); // 执行block
上面我们介绍了 block 及其基本用法，但还没有涉及并行编程。 block 与 Dispatch Queue 分发队列结合起来使用，是 iOS 中并行编程的利器。
NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePoolalloc]init];
// 创建一个串行分发队列
dispatch_queue_t queue =dispatch_queue_create("studyBlocks",NULL);
// 将一个 block任务加入到其中并行运行.这样 block就会在新的线程中运行，直到结束返回主线程
//加入 dispatch_queue中的 block 必须是无参数也无返回值的
dispatch_async(queue, ^(void){
int sum = 0;
for (int i = 0; i<100; i++) {
sum += i;
}
NSLog(@"sum:%d",sum);
});
dispatch_release(queue);
[pool drain];
1、dispatch_queue_t 类型 的定义如下：typedef void (^dispatch_block_t)( void);
这意味着加入 dispatch_queue 中的 block 必须是无参数也无返回值的。
dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);
该 函数 创建分发队列 dispatch_queue。 带有两个参数：一个用于标识 dispatch_queue 的字符串；一个是保留的 dispatch_queue 属性，将其设置为 NULL 即可。
来获得全局的 dispatch_queue，参数 priority 表示优先级，值得注意的是：我们不能修改该函数返回的 dispatch_queue。例如：
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0), ^{
[[[selfcaptureManager]session]startRunning];
});
void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
该函数将一个 block 加入一个 dispatch_queue，这个 block 会再其后得到调度时，并行运行。
相应的 dispatch_sync 函数就是同步执行了，一般很少用到。比如上面的代码如果我们修改为 dispatch_sync，那么就无需编写 flag 同步代码了。
我们可以将许多 blocks 用 dispatch_async 函数提交到到 dispatch_queue 串行运行。这些 blocks 是按照 FIFO(先入先出)规则调度的，也就是说，先加入的先执行，后加入的一定后执行，但在某一个时刻，可能有多个 block 同时在执行。
在上面的例子中，我们的主线程一直在轮询 flag 以便知晓 block 线程是否执行完毕，这样做的效率是很低的，严重浪费 CPU 资源。我们可以使用一些通信机制来解决这个问题，如：semaphore（信号量）。 semaphore 的原理很简单，就是生产-消费模式，必须生产一些资源才能消费，没有资源的时候，那我就啥也不干，直到资源就绪。
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePoolalloc]init];
initData();
// Create a semaphore with 0 resource
__blockdispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);
// create dispatch semaphore
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks",NULL); dispatch_async(queue, ^(void) {int sum = 0;
for(int i =0; i < Length; i++)
sum += data;
NSLog(@" >> Sum: %d", sum);// signal the semaphore: add 1 resource
dispatch_semaphore_signal(sem);});
// wait for the semaphore: wait until resource is ready.
dispatch_semaphore_wait(sem,DISPATCH_TIME_FOREVER);
dispatch_release(sem);
dispatch_release(queue);
[pool drain];
下面我们来看一个按照 FIFO 顺序执行并用 semaphore 同步的例子：先将数组求和再依次减去数组。
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
initData();
__block int sum = 0;
// Create a semaphore with 0 resource
__block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);
__blockdispatch_semaphore_t taskSem =dispatch_semaphore_create(0);
// create dispatch semaphore
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks",NULL);
dispatch_block_t task1 = ^(void) {
int s = 0;
for (int i = 0; i < Length; i++)
s += data;
sum = s;
NSLog(@" >> after add: %d", sum);
dispatch_semaphore_signal(taskSem);
};
dispatch_block_t task2 = ^(void) {
dispatch_semaphore_wait(taskSem,DISPATCH_TIME_FOREVER);
int s = sum;
for (int i = 0; i < Length; i++)
s -= data;
sum = s;
NSLog(@" >> after subtract: %d", sum);
dispatch_semaphore_signal(sem);
};
dispatch_async(queue, task1);
dispatch_async(queue, task2);
// wait for the semaphore: wait until resource is ready.
dispatch_semaphore_wait(sem,DISPATCH_TIME_FOREVER);
dispatch_release(taskSem);
dispatch_release(sem);
dispatch_release(queue);
[pool drain];
在上面的代码中，我们利用了 dispatch_queue 的 FIFO 特性，确保 task1 先于 task2 执行，而 task2 必须等待直到 task1 执行完毕才开始干正事，主线程又必须等待 task2 才能干正事。 这样我们就可以保证先求和，再相减，然后再让主线程运行结束这个顺序。
使用 dispatch_apply 进行并发迭代：
对于上面的求和操作，我们也可以使用 dispatch_apply 来简化代码的编写.
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
initData();
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);
__block int sum = 0;
__block int *pArray = data;
// iterations
//
dispatch_apply(Length, queue, ^(size_t i) {
sum += pArray;
});
NSLog(@" >> sum: %d", sum);
dispatch_release(queue);
[pool drain];
dispatch group
我们可以将完成一组相关任务的 block 添加到一个 dispatch group 中去，这样可以在 group 中所有 block 任务都完成之后，再做其他事情。比如 6 中的示例也可以使用 dispatch group 实现：
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
initData();
__block int sum = 0;
// Create a semaphore with 0 resource
//
__block dispatch_semaphore_t taskSem = dispatch_semaphore_create(0);
// create dispatch semaphore
//
dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks",NULL);
dispatch_group_t group =dispatch_group_create();
dispatch_block_t task1 = ^(void) {
int s = 0;
for (int i = 0; i < Length; i++)
s += data;
sum = s;
NSLog(@" >> after add: %d", sum);
dispatch_semaphore_signal(taskSem);
};
dispatch_block_t task2 = ^(void) {
dispatch_semaphore_wait(taskSem,DISPATCH_TIME_FOREVER);
int s = sum;
for (int i = 0; i < Length; i++)
s -= data;
sum = s;
NSLog(@" >> after subtract: %d", sum);
};
// Fork
dispatch_group_async(group, queue, task1);
dispatch_group_async(group, queue, task2);
// Join
dispatch_group_wait(group,DISPATCH_TIME_FOREVER);
dispatch_release(taskSem);
dispatch_release(queue);
dispatch_release(group);
[pool drain];
在上面的代码中，我们使用 dispatch_group_create创建一个 dispatch_group_t，然后使用语句：dispatch_group_async(group, queue, task1)将 block 任务加入队列中，并与组关联，这样我们就可以使用 dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER)来等待组中所有的 block 任务完成再继续执行。
至此我们了解了 dispatch queue 以及 block 并行编程相关基本知识，开始在项目中运用它们吧。
使用GCD需要注意的地方：
1）更新UI只能在主线程中执行。
2）使用线程不安全的对象要注意
3）创建的dispatch_queue_t要release掉，否则内存会报错。
//==============================================
GCD之dispatch queues：
1、一个dispatch queue是一个像类型的结构，管理着你提交给它的tasks。所有的dispatch queue都是FIFO（先进先出）的数据结构。因此，你添加到queue的task总是以它们添加的顺序启动。GCD自动为你提供了一些dispatch queues，但是你可以创建自己的queue。下面列出了你可以使用的dispatch queue的类型：
1）Searial类型：也称为private dispatch queue，按照添加的顺序在一个时间执行一个task。当前执行的task运行于一个单独的线程（不同的task可能有不同的线程）。Serial queue经常用作同步访问到一个特定的资源。 你可以创建任意多的serial queue，并且每个queue可以和其他queue同时操作。换句话说，如果逆创建了4个serial queue，每个queue在同一时刻只能执行一个task，但是4个queue可以同时执行4个task。
2）Concurrent类型：也称为global dispatch queue，可以同时执行多个task，但是task仍然是按照添加顺序开始执行。同时执行的task在各自的线程中执行。同时执行的task数量在任意时刻都是不同的，这取决于系统条件。你不能自己创建concurrent类型的queue。取而代之的，有3个globla concurrent queue供你使用。使用dispatch_get_global_queue函数获得。有3个不同的优先级.
3）Main dispatch queue：这个queue是全局的serial queue，代表主线程。这个queue工作于应用的run loop。
使用dispatch queue需要注意的：
1）系统决定了同时执行task的总数量。例如逆创建了100个task在100个queue里，它们可能不能同时执行（除非系统又100个有效的cores）。
2）queue的priority影响系统计算启动哪个task。
3）被加入到queue的task必须随时准备好运行。
4）private dispatch queue是reference-counted 对象。符合内存管理规则。
2、QUeue-Related技术
1）Dispatch Groups：用来监视一组block对象的完成。你可以同步或异步地监视。Groups提供了一个有用的同步机制，让代码可以基于其他task的完成。
2）Dispatch semaphores：一个Dispatch semaphores和传统的semaphore类似，但是有更高的效率。
3）Dispatch Sources：一个dispatch source生成notification来响应特定类型的系统事件。你可以使用dispatch sources来监视事件，例如process notification、信号和descriptor events amony others。当一个事件发生时，dispatch source异步提交你的task code到特定的dispatch queue来处理。
3、使用blocks实现tasks：
4、创建和管理Dispatch Queue：
在你添加你的task到queue之前，你需要决定你要使用哪种类型的queue。
1）获得Global Concurrent Dispatch Queues：有3个Global queue，它们只是有不同的优先级。你不需要创建它们。使用dispatch_get_global_queue函数获得。
dispatch_queue_t aQueue=dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,0);//DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH、DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW
注意：第2个参数为保留参数，现在只需要使用0即可。
这些global queue object你不需要retain或release（应该因为它们是全局的单例模式，retain和release都不会起作用）。
2）创建Serial Dispatch Queues：
dispatch_queue_t queue;
queue=dispatch_queue_create("com.example.MyQueue",NULL);
//第一个参数为queue name，第二个参数为queue attributes，是为将来保留使用的，现在使用NULL就可以了。
3）获得常用的Queue：
a）使用dispatch_get_current_queue函数来获得当前queue，一般用来作为debug使用。在一个block内部调用这个函数返回block被提交到的queue。在block外部调用这个函数返回默认的concurrent queue。
b）使用dispatch_get_main_queue函数返回主线程queue。
c）使用dispatch_get_global_queue函数来获得任意共享的concurrent queue。
4）Dispatch Queue的内存管理：
使用dispatch_retain和dispatch_release来管理。
即使你使用了垃圾收集系统，你也仍然需要retain和release你的dispatch queue和其他dispatch对象。GCD不支持垃圾收集模型。
5）存储当前context information with a Queue：
所有的dispatch对象（包括dispatch queues）允许你有一个相关的自定义的context数据。使用dispatch_set_context和dispatch_get_context函数来设置和读取。系统不使用你的context data，你需要自己allocate和deallocate它们。
对于queues，你可以使用context data来存储一个指针到一个Objective-C对象或其他数据结构来帮助逆识别queue或其他目的。你可以使用queue的销毁函数来deallocate你的context data。
6）提供queue的清理函数：
使用dispatch_set_finalizier_f函数来设置。相当于dealloc函数。例子：
void myFinalizerFunction(void *context){
MyDataContext *theData=(MyDataContext *)context;
//Clean up
myCleanUpdataContextFunction(theData);
//release structure itself
free(theData);
}
dispatch_queue_t createMyQueue(){
MyDataContext *data=(MyDataContext *)malloc(sizeof(MyDataContext));
myInitializeDataContextFunction(data);
//create the queue and set the context data:
dispatch_queue_t serialQueue=dispatch_create_queue("com.example.CriticalTaskQueue",NULL);
if(serialQueue){
dispatch_set_context(serialQueue,data);
dispatch_set_finalizer_f(serialQueue,&myFinalizerFunction);
}
return serialQueue;
}
7)添加tasks到queue：
a）添加一个单独的task到queue：
有两种方法添加：同步或异步。
异步使用dispatch_async和dispatch_async_f函数，一般都优先使用异步。
当你添加一个block对象到queue中后，你无法得知何时代码会执行。所以异步的添加block可以让你在添加的线程中继续做其他的工作。尤其是在主线程中操作时。
使用dispatch_sync和dispatch_sync_f函数来同步添加task。这会阻塞线程直到block执行完。
b）在一个task完成后执行一个completion block：
c）同时迭代循环：
例如，假设逆又一个for 循环如下：
for (i=0;i<count;i++){
printf("%u\n",i)
}
如果每个迭代的工作都独立于其他迭代，而且迭代完成的顺序也不重要，你可以替换loop为 dispatch_apply或dispatch_apply_f函数。这个函数为每个单独的迭代循环 提交特定的block或函数到一个queue中，当dispatch到一个concurrent global queue中后，就有可能同时执行循环迭代。
注意：像一个常规的for loop，dispatch_apply和dispatch_apply_f函数会在所有的循环迭代完成后才返回。因此你应该小心。避免造成死锁（deadlock）和阻塞主线程。
例子：
dispatch_apply(count,queue,^(size_t i){
printf("%u\n",i);
});//queue一般为一个global_queue
d）在主线程执行任务
使用dispatch_get_main_queue获得主线程，然后将其传递给dispatch_sync
8）挂起和回复Queues
你可以通过挂起来临时阻止一个queue执行block对象，使用dispatch_suspend函数和dispatch_resume函数。
调用dispatch_suspend使queue的suspension reference count加1，使用dispatch_resume函数减1.相当于retain和release。当reference count大于0时，queue就保持挂起状态。因此，你必须平衡使用suspend和resume。
重要通知：suspend和resume是异步的，而且只在不同的blocks之间生效。挂起一个queue不能使已经运行的block停止运行。
9）使用Dispatch Semaphores来调节有限资源的使用：
如果你的task要访问一些有限的(finite)资源，你可能就想使用一个dispatch semaphore来调整同时访问资源的task的数量。一个dispatch semaphore就像一个常规的semaphore一样工作。当资源可用时，它使用比获得一个传统的系统semaphore更少的时间来获得一个dispatch semaphore。这是因为GCD不需要call down into kernal for this particular case.
使用dispatch semaphore的要点：
a）当你使用dispatch_semaphore_create函数来创建semaphore时，你可以指定一个正整数值来指示resource可用的number值。
b）在每个task中，调用dispatch_semaphore_wait来等待semaphore
c）当wait调用返回时，获得资源并工作。
d）当完成后，释放掉资源并标志semaphore，使用dispatch_semaphore_signal函数。
例子：
//Create the semaphore,specifying the initial pool size
dispatch_semaphore_t fd_sema=dispatch_semaphore_create(getdtablesize()/2);
//wait for a free file descriptor
dispatch_semaphore_wait(fd_sema,DISPATCH_TIME_FOREVER);
fd=open("/etc/services",0_RDONLY);
//release the file descriptor when done
close(fd);
dispatch_semaphore_signal(fd_sema);
10)Waiting on Groups of Queued Tasks:
Dispatch groups用来在其他task执行完之前来堵塞一个线程。
使用dispatch_group_async函数来代替dispatch_async。
使用dispatch_group_wait函数来等待。
例子：
dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
// Add a task to the group
dispatch_group_async(group, queue, ^{
// Some asynchronous work
});
// Do some other work while the tasks execute.
// When you cannot make any more forward progress,
// wait on the group to block the current thread.
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
// Release the group when it is no longer needed.
dispatch_release(group);
11）Dispatch Queues and Thread Safety线程安全
a）Dispatch Queues本身是线程安全的。换句话说，你可以在任意线程中提交task到dispatch queue。
b）不要使用dispatch_sync函数提交task到当前的queue中。这会造成死锁。
c）避免把使用带锁的任务提交到dispatch queue中，虽然你的task使用锁是安全的，但是当你获得一个lock时，你正在冒险将整个queue堵塞。类似地，对于concurrent queue，等待一个锁可能阻止其他任务执行。如果逆需要在你的代码中同步锁，那就使用一个serial dispatch queue来代替锁。
d）虽然你可以获得运行task的后台线程的信息，但是最好还是不要这么做。
//========================================================================
Grand Central Dispatch(GCD) Reference：只列出了常用的函数
1、创建和管理Queue
dispatch_get_global_queue
dispatch_get_main_queue
dispatch_queue_create
dispatch_get_current_queue
dispatch_queue_get_label
2、添加task到queue
dispatch_async、dispatch_async_f
dispatch_sync、dispatch_sync_f
dispatch_after
dispatch_apply
dispatch_once
3、使用Dispatch groups
dispatch_group_async
dispatch_group_create
dispatch_group_enter
dispatch_group_leave
dispatch_group_notify
dispatch_group_wait
4、管理Dispatch对象：
dispatch_debug
dispatch_get_context
dispatch_set_context
dispatch_release
dispatch_retain
dispatch_suspend
dispatch_resume
dispatch_set_finalizer_f
5、使用Semaphores:
dispatch_semaphore_create
dispatch_semaphore_signal
dispatch_semaphore_wait
6、类型
1)dispatch_block_t :添加到queue中的block原型
typedef void (^dispatch_block_t) (void);
2)dispatch_group_t:添加到一个queue的一组block
typedef struct dispatch_group_s *dispatch_group_t;
3)dispatch_object_t:一个多态类型，GCD dispatch object函数使用的。
typedef union {
....
} dispatch_object_t __attribute__((transparent_union));
4)dispatch_once_t:一个predicate，dispatch_once函数使用的
typedef long dispatch_once_t;
5)dispatch_queue_t:
typedef struct dispatch_queue_s *dispatch_queue_t;
7、常量
dispatch_queue_priority_t
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH 2
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT 0
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_LOW (-2)
#define DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_BACKGROUND INT16_MIN
扫一扫
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
