iOS GCD使用指南 · Swift開發集錦

? # iOS GCD使用指南 Grand Central Dispatch（GCD）是異步執行任務的技術之一。一般將應用程序中記述的線程管理用的代碼在系統級中實現。開發者只需要定義想執行的任務并追加到適當的Dispatch Queue中，GCD就能生成必要的線程并計劃執行任務。由于線程管理是作為系統的一部分來實現的，因此可統一管理，也可執行任務，這樣就比以前的線程更有效率。 ## Dispatch Queue Dispatch Queue是用來執行任務的隊列，是GCD中最基本的元素之一。 Dispatch Queue分為兩種： * Serial Dispatch Queue，按添加進隊列的順序（先進先出）一個接一個的執行 * Concurrent Dispatch Queue，并發執行隊列里的任務簡而言之，Serial Dispatch Queue只使用了一個線程，Concurrent Dispatch Queue使用了多個線程（具體使用了多少個，由系統決定）。? 可以通過兩種方式來獲得Dispatch Queue，第一種方式是自己創建一個： let?myQueue:?dispatch_queue_t?=?dispatch_queue_create("com.xxx",?nil)? 第一個參數是隊列的名稱，一般是使用倒序的全域名。雖然可以不給隊列指定一個名稱，但是有名稱的隊列可以讓我們在遇到問題時更好調試；當第二個參數為nil時返回Serial Dispatch Queue，如上面那個例子，當指定為**DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT**時返回Concurrent Dispatch Queue。需要注意一點，如果是在**OS X 10.8或iOS 6以及之后版本**中使用，Dispatch Queue將會由ARC自動管理，如果是在此之前的版本，需要自己手動釋放，如下：? ~~~ let?myQueue:?dispatch_queue_t?=?dispatch_queue_create("com.xxx",?nil) dispatch_async(myQueue, { () -> Void?in ? ??println("in Block") }) dispatch_release(myQueue)? ~~~ 以上是通過手動創建的方式來獲取Dispatch Queue，第二種方式是直接獲取系統提供的Dispatch Queue。要獲取的Dispatch Queue無非就是兩種類型： * Main Dispatch Queue * Global Dispatch Queue / Concurrent Dispatch Queue 一般只在需要更新UI時我們才獲取Main Dispatch Queue，其他情況下用Global Dispatch Queue就滿足需求了： ~~~ //獲取Main Dispatch Queue let?mainQueue =?dispatch_get_main_queue() //獲取Global Dispatch Queue let?globalQueue =?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0) ~~~ 得到的Global Dispatch Queue實際上是一個Concurrent Dispatch Queue，Main Dispatch Queue實際上就是Serial Dispatch Queue（并且只有一個）。獲取Global Dispatch Queue的時候可以指定優先級，可以根據自己的實際情況來決定使用哪種優先級。一般情況下，我們通過第二種方式獲取Dispatch Queue就行了。 ## dispatch_after dispatch_after能讓我們添加進隊列的任務延時執行，比如想讓一個Block在10秒后執行：? ~~~ var?time =?dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (Int64)(10?*?NSEC_PER_SEC)) dispatch_after(time, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("在10秒后執行") }? ~~~ NSEC_PER_SEC表示的是秒數，它還提供了NSEC_PER_MSEC表示毫秒。上面這句dispatch_after的真正含義是在10秒后把任務添加進隊列中，并不是表示在10秒后執行，大部分情況該函數能達到我們的預期，只有在對時間要求非常精準的情況下才可能會出現問題。獲取一個dispatch_time_t類型的值可以通過兩種方式來獲取，以上是第一種方式，即通過dispatch_time函數，另一種是通過dispatch_walltime函數來獲取，dispatch_walltime需要使用一個timespec的結構體來得到dispatch_time_t。通常dispatch_time用于計算相對時間，dispatch_walltime用于計算絕對時間，我寫了一個把NSDate轉成dispatch_time_t的Swift方法：? ~~~ func?getDispatchTimeByDate(date:?NSDate) ->?dispatch_time_t?{ ? ??let?interval = date.timeIntervalSince1970 ? ??var?second =?0.0 ? ??let?subsecond =?modf(interval, &second) ? ??var?time =?timespec(tv_sec:?__darwin_time_t(second), tv_nsec: (Int)(subsecond * (Double)(NSEC_PER_SEC))) ? ??return?dispatch_walltime(&time,?0) }? ~~~ 這個方法接收一個NSDate對象，然后把NSDate轉成dispatch_walltime需要的timespec結構體，最后再把dispatch_time_t返回，同樣是在10秒后執行，之前的代碼在調用部分需要修改成：? ~~~ var?time?=?getDispatchTimeByDate(NSDate(timeIntervalSinceNow:?10)) dispatch_after(time, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("在10秒后執行") } ~~~ 這就是通過絕對時間來使用dispatch_after的例子。 ## dispatch_group 可能經常會有這樣一種情況：我們現在有3個Block要執行，我們不在乎它們執行的順序，我們只希望在這3個Block執行完之后再執行某個操作。這個時候就需要使用dispatch_group了： let?globalQueue =?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0) let?group =?dispatch_group_create() dispatch_group_async(group, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("1") } dispatch_group_async(group, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("2") } dispatch_group_async(group, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("3") } dispatch_group_notify(group, globalQueue) ~~~ { () -> Void?in ? ??println("completed") } ~~~ 輸出的順序與添加進隊列的順序無關，因為隊列是Concurrent Dispatch Queue，但“completed”的輸出一定是在最后的： ~~~ 312?? completed?? ~~~ 除了使用dispatch_group_notify函數可以得到最后執行完的通知外，還可以使用 ~~~ let?globalQueue =?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0) let?group =?dispatch_group_create() dispatch_group_async(group, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("1") } dispatch_group_async(group, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("2") } dispatch_group_async(group, globalQueue) { () -> Void?in ? ??println("3") } //使用dispatch_group_wait函數 dispatch_group_wait(group,?DISPATCH_TIME_FOREVER) println("completed") ~~~ 需要注意的是，dispatch_group_wait實際上會使當前的線程處于等待的狀態，也就是說如果是在主線程執行dispatch_group_wait，在上面的Block執行完之前，主線程會處于卡死的狀態。可以注意到dispatch_group_wait的第二個參數是指定超時的時間，如果指定為DISPATCH_TIME_FOREVER（如上面這個例子）則表示會永久等待，直到上面的Block全部執行完，除此之外，還可以指定為具體的等待時間，根據dispatch_group_wait的返回值來判斷是上面block執行完了還是等待超時了。最后，同之前創建dispatch_queue一樣，如果是在**OS X 10.8或iOS 6以及之后版本**中使用，Dispatch Group將會由ARC自動管理，如果是在此之前的版本，需要自己手動釋放。 ## dispatch_barrier_async dispatch_barrier_async就如同它的名字一樣，在隊列執行的任務中增加“柵欄”，在增加“柵欄”之前已經開始執行的block將會繼續執行，當dispatch_barrier_async開始執行的時候其他的block處于等待狀態，dispatch_barrier_async的任務執行完后，其后的block才會執行。我們簡單的寫個例子，假設這個例子有讀文件和寫文件的部分： ~~~ func?writeFile() { ? ??NSUserDefaults.standardUserDefaults().setInteger(7, forKey:?"Integer_Key") } func?readFile(){ ? ??print(NSUserDefaults.standardUserDefaults().integerForKey("Integer_Key")) }? ~~~ 寫文件只是在NSUserDefaults寫入一個數字7，讀只是將這個數字打印出來而已。我們要避免在寫文件時候正好有線程來讀取，就使用dispatch_barrier_async函數：? ~~~ NSUserDefaults.standardUserDefaults().setInteger(9, forKey:?"Integer_Key") let?globalQueue =?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0) dispatch_async(globalQueue) {self.readFile()} dispatch_async(globalQueue) {self.readFile()} dispatch_async(globalQueue) {self.readFile()} dispatch_async(globalQueue) {self.readFile()} dispatch_barrier_async(globalQueue) {self.writeFile() ;?self.readFile()} dispatch_async(globalQueue) {self.readFile()} dispatch_async(globalQueue) {self.readFile()} dispatch_async(globalQueue) {self.readFile()}? ~~~ 我們先將一個9初始化到NSUserDefaults的Integer_Key中，然后在中間執行dispatch_barrier_async函數，由于這個隊列是一個Concurrent Dispatch Queue，能同時并發多少線程是由系統決定的，如果添加dispatch_barrier_async的時候，其他的block（包括上面4個block）還沒有開始執行，那么會先執行dispatch_barrier_async里的任務，其他block全部處于等待狀態。如果添加dispatch_barrier_async的時候，已經有block在執行了，那么dispatch_barrier_async會等這些block執行完后再執行。 ## dispatch_apply dispatch_apply會將一個指定的block執行指定的次數。如果要對某個數組中的所有元素執行同樣的block的時候，這個函數就顯得很有用了，用法很簡單，指定執行的次數以及Dispatch Queue，在block回調中會帶一個索引，然后就可以根據這個索引來判斷當前是對哪個元素進行操作：? ~~~ let?globalQueue =?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0) dispatch_apply(10, globalQueue) { (index) -> Void?in ? ??print(index) } print("completed")? ~~~ 由于是Concurrent Dispatch Queue，不能保證哪個索引的元素是先執行的，但是“completed”一定是在最后打印，因為dispatch_apply函數是同步的，執行過程中會使線程在此處等待，所以一般的，我們應該在一個異步線程里使用dispatch_apply函數： ~~~ let?globalQueue =?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0) dispatch_async(globalQueue, { () -> Void?in ? ??dispatch_apply(10, globalQueue) { (index) -> Void?in ? ? ? ??print(index) ? ? } ? ??print("completed") }) ~~~ print("在dispatch_apply之前")? ## dispatch_suspend / dispatch_resume 某些情況下，我們可能會想讓Dispatch Queue暫時停止一下，然后在某個時刻恢復處理，這時就可以使用dispatch_suspend以及dispatch_resume函數：? ~~~ //暫停 dispatch_suspend(globalQueue) //恢復 dispatch_resume(globalQueue) ~~~ 暫停時，如果已經有block正在執行，那么不會對該block的執行產生影響。dispatch_suspend只會對還未開始執行的block產生影響。 ## Dispatch Semaphore 信號量在多線程開發中被廣泛使用，當一個線程在進入一段關鍵代碼之前，線程必須獲取一個信號量，一旦該關鍵代碼段完成了，那么該線程必須釋放信號量。其它想進入該關鍵代碼段的線程必須等待前面的線程釋放信號量。信號量的具體做法是：當信號計數大于0時，每條進來的線程使計數減1，直到變為0，變為0后其他的線程將進不來，處于等待狀態；執行完任務的線程釋放信號，使計數加1，如此循環下去。下面這個例子中使用了10條線程，但是同時只執行一條，其他的線程處于等待狀態： ~~~ let?globalQueue =?dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT,?0) let?semaphore =??dispatch_semaphore_create(1) for?i?in?0?...?9?{ ? ??dispatch_async(globalQueue, { () -> Void?in ? ? ? ??dispatch_semaphore_wait(semaphore,?DISPATCH_TIME_FOREVER) ? ? ? ??let?time?=?dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (Int64)(2?*?NSEC_PER_SEC)) ? ? ? ??dispatch_after(time, globalQueue) { () -> Void?in ? ? ? ? ? ??print("2秒后執行") ? ? ? ? ? ??dispatch_semaphore_signal(semaphore) ? ? ? ? } ? ? }) } ~~~ 取得信號量的線程在2秒后釋放了信息量，相當于是每2秒執行一次。通過上面的例子可以看到，在GCD中，用dispatch_semaphore_create函數能初始化一個信號量，同時需要指定信號量的初始值；使用dispatch_semaphore_wait函數分配信號量并使計數減1，為0時處于等待狀態；使用dispatch_semaphore_signal函數釋放信號量，并使計數加1。另外dispatch_semaphore_wait同樣也支持超時，只需要給其第二個參數指定超時的時候即可，同Dispatch Group的dispatch_group_wait函數類似，可以通過返回值來判斷。這個函數也需要注意，如果是在**OS X 10.8或iOS 6以及之后版本**中使用，Dispatch Semaphore將會由ARC自動管理，如果是在此之前的版本，需要自己手動釋放。 ## dispatch_once dispatch_once函數通常用在單例模式上，它可以保證在程序運行期間某段代碼只執行一次，如果我們要通過dispatch_once創建一個單例類，在Swift可以這樣： ~~~ class?SingletonObject { ? ??class?var?sharedInstance :?SingletonObject?{ ? ? ? ??struct?Static { ? ? ? ? ? ??static?var?onceToken :?dispatch_once_t?=?0 ? ? ? ? ? ??static?var?instance :?SingletonObject? =?nil ? ? ? ? } ? ? ? ??dispatch_once(&Static.onceToken) { ? ? ? ? ? ??Static.instance =?SingletonObject() ? ? ? ? } ? ? ? ??return?Static.instance! ? ? } } ~~~ 這樣就能通過GCD的安全機制保證這段代碼只執行一次。