深入浅出 Cocoa 多线程编程之 block 与 dispatch quene

深入浅出 Cocoa 多线程编程之 block 与 dispatch quene,第1张

概述罗朝辉( http://www.cppblog.com/kesalin CC 许可,转载请注明出处 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; 罗朝辉( http://www.cppblog.com/kesalin

CC 许可,转载请注明出处

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。请看:    NSautoreleasePool * pool = [[NSautoreleasePool alloc] init];        __block int blockLocal  = 100;    static int staticLocal  = 100;        voID (^aBlock)(voID) = ^(voID){         NSLog(@" >> Sum: %d\n",global + staticLocal);                globaL++;        blockLocaL++;        staticLocaL++;    };        aBlock();    NSLog(@"After modifIEd,global: %d,block local: %d,static local: %d\n",global,blockLocal,staticLocal);    [pool drain];执行之后,值均为:101相似的情况,我们也可以引用 static block 或 __block block。比如我们可以用他们来实现 block 递归:    NSautoreleasePool * pool = [[NSautoreleasePool alloc] init];        // 1    voID (^aBlock)(int) = 0;    static voID (^ c*****t staticBlock)(int) = ^(int i) {        if (i > 0) {            NSLog(@" >> static %d",i);            staticBlock(i - 1);        }    };        aBlock = staticBlock;    aBlock(5);        // 2    __block voID (^blockBlock)(int);    blockBlock = ^(int i) {        if (i > 0) {            NSLog(@" >> block %d",i);            blockBlock(i - 1);        }    };        blockBlock(5);        [pool drain];4,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。请看代码:    NSautoreleasePool * pool = [[NSautoreleasePool alloc] init];        initData();        // create dispatch queue    //    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);                flag = YES;    });        // wait util work is done.    //    while (!flag);    dispatch_release(queue);        [pool drain];上面的 block 仅仅是将数组求和。首先,我们创建一个串行分发队列,然后将一个 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。在这里要注意 flag 的使用。flag 是 static 的,所以我们可以 block 中修改它。 语句 while (!flag); 的目的是保证主线程不会 blcok 所在线程之前结束。dispatch_queue_t 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_create 的定义如下:dispatch_queue_t dispatch_queue_create(c*****t char *label,dispatch_queue_attr_t attr);这个函数带有两个参数: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。我们也可以使用dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long priority,unsigned long flags);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。dispatch_async 函数的定义如下:voID dispatch_async(dispatch_queue_t queue,dispatch_block_t block);它是将一个 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。5,dispatch_queue 的运作机制及线程间同步我们可以将许多 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。下面来看代码:    NSautoreleasePool * pool = [[NSautoreleasePool alloc] init];        initData();        // Create a semaphore with 0 resource    //    __block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);        // create dispatch semaphore    //    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks",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];首先我们创建一个 __block semaphore,并将其资源初始值设置为 0 (不能少于 0),在这里表示任务还没有完成,没有资源可用主线程不要做事情。然后在 block 任务完成之后,使用 dispatch_semaphore_signal 增加 semaphore 计数(可理解为资源数),表明任务完成,有资源可用主线程可以做事情了。而主线程中的 dispatch_semaphore_wait 就是减少 semaphore 的计数,如果资源数少于 0,则表明资源还可不得,我得按照FIFO(先等先得)的规则等待资源就绪,一旦资源就绪并且得到调度了,我再执行。6 示例: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);    __block dispatch_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。7,使用 dispatch_apply 进行并发迭代:对于上面的求和 *** 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;        // iterati*****    //    dispatch_apply(Length,queue,^(size_t i) {        sum += pArray;    });        NSLog(@" >> sum: %d",sum);    dispatch_release(queue);    [pool drain];注意这里使用了全局 dispatch_queue。dispatch_apply 的定义如下:dispatch_apply(size_t iterati*****,dispatch_queue_t queue,voID (^block)(size_t));参数 iterati***** 表示迭代的次数,voID (^block)(size_t) 是 block 循环体。这么做与 for 循环相比有什么好处呢?答案是:并行,这里的求和是并行的,并不是按照顺序依次执行求和的。8,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,task1);    dispatch_group_async(group,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,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。参考资料:Concurrency Programming GuIDe:http://developer.apple.com/library/ios/#documentation/General/Conceptual/ConcurrencyProgrammingGuIDe/Introduction/Introduction.HTML 
总结

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