iOS多线程GCD简介（二）

在上一篇中，我们主要讲了Dispatch Queue相关的内容。这篇主要讲一下一些和实际相关的使用实例，Dispatch Groups和Dispatch Semaphore。

dispatch_after

在我们开发过程中经常会用到在多少秒后执行某个方法，通常我们会用这个- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay函数。不过现在我们可以使用一个新的方法。

dispatch_time_t delayTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 2 * NSEC_PER_SEC);
    dispatch_after(delayTime, dispatch_get_main_queue(), ^{
        //do your task
    });

这样我们就定义了一个延迟2秒后执行的任务。不过在这里有一点需要说明的是，无论你用的是- (void)performSelector:(SEL)aSelector withObject:(id)anArgument afterDelay:(NSTimeInterval)delay还是dispatch_after这个方法。并不是说在你指定的延迟后立即运行，这些方法都是基于单线程的，它只是将你延迟的操作加入到队列里面去。由于队列里面都是FIFO，所以必须在你这个任务之前的操作完成后才会执行你的方法。这个延迟只是大概的延迟。如果你在主线程里面调用这个方法，如果你主线程现在正在处理一个非常耗时的任务，那么你这个延迟可能就会偏差很大。这个时候你可以再开个线程，在里面执行你的延迟操作。

//放到全局默认的线程里面，这样就不必等待当前调用线程执行完后再执行你的方法
dispatch_time_t delayTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 2 * NSEC_PER_SEC);
    dispatch_after(delayTime, dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        //do your task
    });

dispatch_once

这个想必大家都非常的熟悉，这个在单例初始化的时候是苹果官方推荐的方法。这个函数可以保证在应用程序中只执行指定的任务一次。即使在多线程的环境下执行，也可以保证百分之百的安全。

    static id instance;
    static dispatch_once_t predicate;

    dispatch_once(&predicate, ^{
        //your init
    });

    return instance;
}

这里面的predicate必须是全局或者静态对象。在多线程下同时访问时，这个方法将被线程同步等待，直到指定的block执行完成。

dispatch_apply

这个方法是执行循环次数固定的迭代，如果在并发的queue里面可以提高性能。比如一个固定次数的for循环

for (int i = 0; i < 1000; i ++) {
        NSLog(@"---%d---", i);
    }

如果只是在一个线程里面或者在一个串行的队列中是一样的，一个个执行。
现在我们用dispatch_apply来写这个循环：

dispatch_apply([array count], defaultQueue, ^(size_t i) {
        NSLog(@"----%@---", array[i]);
    });
    NSLog(@"end");

这个方法执行后，它将像这个并发队列中不断的提交执行的block。这个i是从0开始的，最后一个是[array count] - 1。

使用这个方法有几个注意点：

  1. 这个方法调用的时候会阻塞当前的线程，也就是上面的循环全部执行完毕后，才会输出end。
  2. 在你使用这个任务进行操作的时候，你应该确保你要执行的各个任务是独立的，而且执行顺序也是无关紧要的。
  3. 在你使用这个方法的时候，你还是要权衡下整体的性能的，如果你执行的任务时间比线程切换的时间还短。那就得不偿失了。

dispatch_group

在实际开发中，我们可能需要在一组操作全部完成后，才做其他操作。比如上传一组图片，或者下载多个文件。希望在全部完成时给用户一个提示。如果这些操作在串行化的队列中执行的话，那么你可以很明确的知道，当最后一个任务执行完成后，就全部完成了。这样的操作也并木有发挥多线程的优势。我们可以在并发的队列中进行这些操作，但是这个时候我们就不知道哪个是最后一个完成的了。这个时候我们可以借助dispatch_group:

    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
    dispatch_group_async(group, defaultQueue, ^{
        //task1
        NSLog(@"1");
    });
    dispatch_group_async(group, defaultQueue, ^{
        //task2
        NSLog(@"2");
    });
    dispatch_group_async(group, defaultQueue, ^{
        //task3
        NSLog(@"3");
    });
    dispatch_group_async(group, defaultQueue, ^{
        //task4
        NSLog(@"4");
    });
    dispatch_group_async(group, defaultQueue, ^{
        //task5
        NSLog(@"5");
    });

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        NSLog(@"finish");
    });

我们首先创建一个group然后往里面加入我们要执行的操作，在dispatch_group_notify这个函数里面添加全部完成的操作。上面代码执行的时候，输出的1，2，3，4，5的顺序是不一定的，但是输出的finish一定是在1，2，3，4，5之后。
对于添加到group的操作还有另外一个方法：

    dispatch_group_enter(group);
    dispatch_group_enter(group);

    dispatch_async(defaultQueue, ^{
        NSLog(@"1");
        dispatch_group_leave(group);
    });

    dispatch_async(defaultQueue, ^{
        NSLog(@"2");
        dispatch_group_leave(group);
    });

    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
        NSLog(@"finish");
    });

我们可以用dispatch_group_enter来表示添加任务，dispatch_group_leave来表示有个任务已经完成了。用这个方法一定要注意必须成双成对。

线程同步

在多线程中一个比较重要的东西就是线程同步的问题。如果多个线程只是对某个资源只是读的过程，那么就不存在这个问题了。如果某个线程对这个资源需要进行写的操作，那这个时候就会出现数据不一致的问题了。

使用dispatch_barrier_async

    __block NSString *strTest = @"test";

    dispatch_async(defaultQueue, ^{
        if ([strTest isEqualToString:@"test"]) {
            NSLog(@"--%@--1-", strTest);
            [NSThread sleepForTimeInterval:1];
            if ([strTest isEqualToString:@"test"]) {
                [NSThread sleepForTimeInterval:1];
                NSLog(@"--%@--2-", strTest);
            } else {
                NSLog(@"====changed===");
            }
        }
    });
    dispatch_async(defaultQueue, ^{
        NSLog(@"--%@--3-", strTest);
    });
    dispatch_async(defaultQueue, ^{
        strTest = @"modify";
        NSLog(@"--%@--4-", strTest);
    });

看看这个模拟的场景，我们让各个线程去访问这个变量，其中有个操作是要修改这个变量。我们把第一个操作先判断有木有改变，然后故意延迟一下，这个时候我们看下输出结果：

2015-01-03 15:42:21.351 测试[1652:60015] --test--3-
2015-01-03 15:42:21.351 测试[1652:60013] --modify--4-
2015-01-03 15:42:21.351 测试[1652:60014] --test--1-
2015-01-03 15:42:22.355 测试[1652:60014] ====changed===

我们可以看到，再次判断的时候，已经被修改了，如果我们在实际的业务中这样去判断某些关键性的变量，可能就会出现严重的问题。下面看看我们如何使用dispatch_barrier_async来进行同步：

 //并发队列
    dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("com.gcd.concurrentQueue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

    __block NSString *strTest = @"test";

    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        if ([strTest isEqualToString:@"test"]) {
            NSLog(@"--%@--1-", strTest);
            [NSThread sleepForTimeInterval:1];
            if ([strTest isEqualToString:@"test"]) {
                [NSThread sleepForTimeInterval:1];
                NSLog(@"--%@--2-", strTest);
            } else {
                NSLog(@"====changed===");
            }
        }
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"--%@--3-", strTest);
    });
    dispatch_barrier_async(concurrentQueue, ^{
        strTest = @"modify";
        NSLog(@"--%@--4-", strTest);
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        NSLog(@"--%@--5-", strTest);
    });

现在看下输出结果:

2015-01-03 16:00:27.552 测试[1786:65947] --test--1-
2015-01-03 16:00:27.552 测试[1786:65965] --test--3-
2015-01-03 16:00:29.553 测试[1786:65947] --test--2-
2015-01-03 16:00:29.553 测试[1786:65947] --modify--4-
2015-01-03 16:00:29.553 测试[1786:65947] --modify--5-

现在我们可以发现操作4用dispatch_barrier_async加入操作后，前面的操作3之前都操作完成之前这个strTest都没有变。而后面的操作都是改变后的值。这样我们的数据冲突的问题就解决了。
现在说明下这个函数干的事情，当这个函数加入到队列后，里面block并不是立即执行的，它会先等待之前正在执行的block全部完成后，才执行，并且在它之后加入到队列中的block也在它操作结束后才能恢复之前的并发执行。我们可以把这个函数理解为一条分割线，之前的操作，之后加入的操作。还有一个点要说明的是这个queue必须是用dispatch_queue_create创建出来的才行。

使用Dispatch Semaphore

dispatch_semaphore_t 类似信号量,可以用来控制访问某一资源访问数量。
使用过程：

  1. 先创建一个Dispatch Semaphore对象，用整数值表示资源的可用数量
  2. 在每个任务中，调用dispatch_semaphore_wait来等待
  3. 获得资源就可以进行操作
  4. 操作完后调用dispatch_semaphore_signal来释放资源
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);
    __block NSString *strTest = @"test";

    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        if ([strTest isEqualToString:@"test"]) {
            NSLog(@"--%@--1-", strTest);
            [NSThread sleepForTimeInterval:1];
            if ([strTest isEqualToString:@"test"]) {
                [NSThread sleepForTimeInterval:1];
                NSLog(@"--%@--2-", strTest);
            } else {
                NSLog(@"====changed===");
            }
        }
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"--%@--3-", strTest);
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        strTest = @"modify";
        NSLog(@"--%@--4-", strTest);
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
    dispatch_async(concurrentQueue, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"--%@--5-", strTest);
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });

这样我们一样可以保证，线程的数据安全。

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