block 是 Apple 在 GCC 4.2 中扩充的新语法特性,其目的是支持多核并行编程。我们可以将 dispatch_queue 与 block 结合起来使用,方便进行多线程编程。 本文源代码下载: 点击下载
1,实验工程准备 在 XCode 4.0 中,我们建立一个 Mac OS X Application 类型的 Command line Tool,在 Type 里面我们选择 Foundation 就好,工程名字暂且为 StudyBlocks.默认生成的工程代码 main.m 内容如下:
int main ( argc, const char * argv[])
{
NSautoreleasePool pool = [[NSautoreleasePool alloc] init];
// insert code here
NSLog( @" Hello, World! " );
[pool drain];
return 0 ;
}
2,如何编写 block 在自动生成的工程代码中,默认打印一条语句"Hello,World!",这个任务可以不可以用 block 语法来实现呢?答案是肯定的,请看: voID ( ^ aBlock)( ) = ( ){ NSLog( @" " ); };
aBlock();
用上面的这两行语句替换 main.m 中的 NSLog(@"Hello,World!"); 语句,编译运行,结果是一样的。 这两行语句是什么意思呢?首先,等号左边的 voID (^aBlock)(voID) 表示声明了一个 block,这个 block 不带参数(voID)且也无返回参数(voID);等号右边的 ^(voID){ } 结构表示一个 block 的实现体,至于这个 block 具体要做的事情就都在 {} 之间了。在这里我们仅仅是打印一条语句。整个语句就是声明一个 block,并对其赋值。第二个语句就是调用这个 block 做实际的事情,就像我们调用函数一样。block 很有点像 C++0X 中的 Lambda 表达式。
我们也可以这么写: 0 ;
aBlock ) {
NSLog( );
};
aBlock();
现在我们知道了一个 block 该如何编写了,那么 block 数组呢?也很简单,请看: blocks[ 2 ])( {
>> This is block 1! ); },
>> This is block 2! ); }
};
blocks[ ]();
blocks[ 1 ]();
谨记! block 是分配在 stack 上的,这意味着我们必须小心里处理 block 的生命周期。 比如如下的做法是不对的,因为 stack 分配的 block 在 if 或 else 内是有效的,但是到大括号 } 退出时就可能无效了: dispatch_block_t block;
if (x) {
block { printf( true\n ); };
} else {
block false\n ); };
}
block();
上面的代码就相当于下面这样的 unsafe 代码: (x) {
struct Block __tmp_1
;
// setup detailsblock & __tmp_1;
} {
Block __tmp_2 __tmp_2;
}
3,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。请看: NSautoreleasePool * pool [[NSautoreleasePool alloc] init];
__block int blockLocal 100 ;
static staticLocal ;
){
NSLog( >> Sum: %d\n , global + staticLocal);
global ++ ;
blockLocal ;
staticLocal ;
};
aBlock();
NSLog( After modifIEd, global: %d, block local: %d, static local: %d\n 1 const staticBlock)( i) {
(i > ) {
NSLog( >> static %d - );
}
};
aBlock staticBlock;
aBlock( 5 );
2 __block blockBlock)( );
blockBlock >> block %d );
}
};
blockBlock( );
[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 alloc] init];
initData();
create dispatch queue
//
dispatch_queue_t queue dispatch_queue_create( StudyBlocks ) {
sum ;
for i ; i < Length; i )
sum += data[i];
NSLog( >> Sum: %d 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(const 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: Create a semaphore with 0 resource
__block dispatch_semaphore_t sem dispatch_semaphore_create( create dispatch semaphore
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 alloc] init];
initData();
__block ;
);
__block dispatch_semaphore_t taskSem s )
s data[i];
sum s;
NSLog( >> after add: %d ) {
dispatch_semaphore_wait(taskSem, disPATCH_TIME_FOREVER);
sum;
-= s;
NSLog( >> after subtract: %d
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 alloc] init];
initData();
dispatch_queue_t queue dispatch_get_global_queue(disPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAulT,0)">);
__block ;
__block pArray data;
iterations
dispatch_apply(Length, queue,0)">(size_t i) {
sum pArray[i];
});
NSLog( >> sum: %d dispatch_group_t group dispatch_group_create();
dispatch_block_t task1 };
Fork dispatch_group_async(group, task1);
dispatch_group_async(group,0)"> 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。 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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