【Effective Objective-C】块与大中枢派发

前言

开发应用程序时，最糟糕的事莫过于程序因UI线程阻塞而挂起了，在iOS系统中，阻塞过久可能会使应用程序终止执行，所幸苹果公司以全新的方式设计了多线程，并且当前多线程的核心就是“块”与“大中枢派发”，“块”是一种可在C、C++及OC代码中使用的“词法闭包”，GCD是一种与块有关的技术，它提供了对线程的抽象，而这种抽象则基于“派发队列”。
块与GCD都是当前OC编程的基石，因此，必须理解其工作原理及功能。

理解“块”这一概念

块可以实现闭包，并且其是作为“扩展”而加入GCD编译器中的。

块的基础知识

块与函数类似，只不过是直接定义在另一个函数里的，和定义它的那个函数共享同一个范围内的东西。块用“^”符号来表示，后边跟着一对花括号，括号里面是块的实现代码。例如：

^{
   
   
    //代码
}

实际定义和使用如：

int (^addBlock)(int a, int b) = ^(int a, int b){
   
   
    return a + b;
}

int result = addBlock(2,5); //result = 7

那么这个count值就可以在块中改变了，这也是“内联块”的用法。
如果块所捕获的变量是对象类型，那么就会自动保留它。系统在释放这个块的时候，也会将其一并释放。这就引出了一个于块有关的重要问题。块本身可视为对象。并且块本身也和其他对象一样，有引用计数。

如果将块定义在OC类的实例方法中，那么除了可以访问类的所有实例变量之外，还可以使用self变量。块总能修改实例变量，所以在声明时无需加_block。不过，如果通过读取或写入操作捕获了实例变量，那么也会自动把self变量一并捕获了，因为实例变量是与self所指代的实例关联在一起的。也就是说，只要你在块中调用到了属性值，那么这个块就会捕获这个类本身也就是self。

然而一定要记住：self也是个对象，因而块在捕获它时也会将其保留。如果self所指代的那个对象同时也保留了块，那么这种情况通常就会导致**“保留环”**。

块的内部结构

块本身也是对象，在存放块对象的内存区域中，首个变量是指向Class对象的指针，该指针叫做isa。其余内存里含有块对象正常运转所需的各种信息。块对象的内存布局：

• 在内存布局中，最重要的就是invoke变量，这是个函数指针，指向块的实现代码。函数原型至少需要接受一个void*型的参数，此参数代表块。
• escriptor变量是指向结构体的指针，每个块里都包含此结构体，其中声明里块对象的总体大小，还声明里copy与dispose这两个辅助函数所对应的函数指针。
• 块还会把它所捕获的所有变量都拷贝一份。这些拷贝放在descriptor变量的后面，捕获了多少个变量，就要占据多少内存空间。请注意，拷贝的并不是对象本身，而是指向这些对象的指针变量。invoke函数为何需要把块对象作为参数传进来呢？ 原因就在于，执行块时，要从内存中把这些捕获到的变量读出来。

全局块、栈块及堆块

定义块的时候，其所占的内存区域是分配在栈中的。这就是说，块只在定义它的那个范围内有效。像下面这种代码就可能有危险：

void (^block) ();
if (/**/) {
   
   
	block = ^{
   
   
		NSLog(@"Block A");
	};
} else {
   
   
	block = ^{
   
   
		NSLog(@"B;ock B");
	};
}
block();

• 定义在if及else语句中的两个块都分配在栈内存中。编译器会给每个块分配好栈内存。然而等离开了相应的范围之后，编译器有可能把分配给块的内存覆写掉。于是，这两个块只能保证在对应的if或else语句范围内有效。这样写出来的代码可以编译，但是运行起来时而正确，时而错误。若编译器未覆写待执行的块，则程序照常运行，若覆写，则程序崩溃。
• 为解决此问题，可给块对象发送copy消息以拷贝之。这样的话，就可以把块从栈复制到堆了。拷贝后的块，可以在定义它的那个范围之外使用。而且，一旦复制到堆上，块就成了带引用计数的对象了。后续的复制操作都不会真的执行复制，只是递增块对象的引用计数。如果不再使用这个块，那就应将其释放，在ARC环境下会自动释放，而手动管理引用计数时则需要自己来调用release方法。当引用计数降为0后，“分配在堆上的块”（heap block）会像其他对象一样，为系统所回收。而“分配在栈上的块”（stackblock）则无须明确释放，因为栈内存本来就会自动回收，刚才那段范例代码之所以有危险，原因也在于此。

明白这一点后，我们只需给代码加上两个copy方法调用，就可令其变得安全了：

void (^block) ();
if (/**/) {
   
   
	block = [^{
   
   
		NSLog(@"Block A");
	} copy];
} else {
   
   
	block = [^{
   
   
		NSLog(@"B;ock B");
	} copy];
}
block();

现在代码就安全了。如果手动管理引用计数，那么在用完块后还需将其释放。
除了“栈块”和“堆块”之外，还有一类块叫做“全局块”（globalblock）。这种块不会捕捉任何状态（比如外围的变量等），运行时也无须有状态来参与。块所使用的整个内存区域，在编译期已经完全确定了，因此，全局块可以声明在全局内存里，而不需要在每次用到的时候于栈中创建。另外，全局块的拷贝操作是个空操作，因为全局块决不可能为系统所回收。这种块实际上相当于单例。下面就是个全局块：

void (^block)() = ^{
   
   
	NSLog(@"This is a block");
};

由于运行该块所需的全部信息都能在编译期确定，所以可以把它做成全局块。这完全是种优化技术：若把如此简单的块当作复杂的块来处理，那就会在复制及丢弃该块时执行一些无谓的操作。

要点：

1. 块是C、C++、OC中的词法闭包。
2. 块可接受参数，也可返回值。
3. 块可以分配在栈上或堆上，也可以是全局的。分配在栈上的块可拷贝到堆里，这样的话，就和标准的OC对象一样，具备引用计数了。

为常用的块类型创建typedef

每个块都具备其“固有类型”（inherent type），因而可将其赋给适当类型的变量。这个类型由块所接受的参数及其返回值组成。例如下面这个块：

^(BOOL flag, int value) {
   
   
	if (flag) {
   
   
		return value * 5;
	} else {
   
   
		return value * 10;
	}
}

此块接受两个类型分别为BOOL及int的参数，并返回类型为int的值。如果想把它赋给变量，则需注意其类型。变量类型及相关赋值语句如下:

int (^variableName)(BOOL flag, int value) =
	^(BOOL flag, int value) {
   
   
		// Implementation
		return someInt;
	}

这个类型似乎和普通的类型大不相同，然而如果习惯函数指针的话，那么看上去就会觉得眼熟了。块类型的语法结构如下：

return_type (^block_name)(parameters)

与其他类型的变量不同，在定义块变量时，要把变量名放在类型之中，而不要放在右侧。这种语法非常难记，也非常难读。鉴于此，我们应该为常用的块类型起个别名，尤其是打算把代码发布成API供他人使用时，更应这样做。开发者可可以起个更为易读的名字来表示块的用途，而把块的类型隐藏在其后面。
为了隐藏复杂的块类型，需要用到C语言中名为“类型定定义”（type definition）的特性。typedef关键字用于给类型起个易读的别名。比方说，想定义人新类型，用以表示接受BOOL及int参数并返回int值的块，可通过下列语句来做：

typedef int(</