gcd(swift)

轉自:http://blog.csdn.net/zhangao0086/article/details/38904923   Bannings的專欄

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並追加到適當的Dispatch Queue中,GCD就能生成必要的線程並計劃執行任務。由於線程管理是作爲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分爲兩種:

  • 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,併發執行隊列裏的任務
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;當第二個參數爲nil時返回Serial Dispatch Queue,如上面那個例子,當指定爲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以及之後版本中使用,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_DEFAULT0)

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(並且只有一個)。
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秒後執行: 

var time = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (Int64)(10 * NSEC_PER_SEC))

dispatch_after(time, globalQueue) { () -> Void in

    println("10秒後執行")

} 

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秒後把任務添加進隊列中,並不是表示在10秒後執行,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用於計算相對時間,dispatch_walltime用於計算絕對時間,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,然後把NSDate轉成dispatch_walltime需要的timespec結構體,最後再把dispatch_time_t返回,同樣是在10秒後執行,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("10秒後執行")

}

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執行完之後再執行某個操作。這個時候就需要使用dispatch_group了:

let globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT0)

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,因爲隊列是Concurrent Dispatch Queue,但“completed”的輸出一定是在最後的:
  1. 312  
  2. completed  
除了使用dispatch_group_notify函數可以得到最後執行完的通知外,還可以使用

let globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT0)

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於等待的狀態,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,主線程會處於卡死的狀態。可以注意到dispatch_group_wait的第二個參數是指定超時的時間,如果指定爲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,還可以指定爲具體的等待時間,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。
最後,同之前創建dispatch_queue一樣,如果是在OS X 10.8或iOS 6以及之後版本中使用,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處於等待狀態,dispatch_barrier_async的任務執行完後,其後的block纔會執行。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_DEFAULT0)

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,然後在中間執行dispatch_barrier_async函數,由於這個隊列是一個Concurrent Dispatch Queue,能同時併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,那麼會先執行dispatch_barrier_async裏的任務,其他block全部處於等待狀態。如果添加dispatch_barrier_async的時候,已經有block在執行了,那麼dispatch_barrier_async會等這些block執行完後再執行。


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,然後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_DEFAULT0)

dispatch_apply(10, globalQueue) { (index) -> Void in

    print(index)

}

print("completed") 

由於是Concurrent Dispatch Queue,不能保證哪個索引的元素是先執行的,但是“completed”一定是在最後打印,因爲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裏使用dispatch_apply函數:

let globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT0)

dispatch_async(globalQueue, { () -> Void in

    dispatch_apply(10, globalQueue) { (index) -> Void in

        print(index)

    }

    print("completed")

})

print("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,然後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,那麼不會對該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,那麼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:當信號計數大於0時,每條進來的線程使計數減1,直到變爲0,變爲0後其他的線程將進不來,處於等待狀態;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,其他的線程處於等待狀態:

let globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT0)

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秒後執行")

            dispatch_semaphore_signal(semaphore)

        }

    })

}

取得信號量的線程在2秒後釋放了信息量,相當於是每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函數分配信號量並使計數減1,爲0時處於等待狀態;使用dispatch_semaphore_signal函數釋放信號量,並使計數加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以及之後版本中使用,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。
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