深入淺出 Cocoa 多線程編程之 block 與 dispatch quene 羅朝輝(http://www.cppblog.com/kesalin CC 許可，轉載請注明出處 block 是 Apple 在 GCC 4.2 中擴充的新語法特性，其目的是支持多核并行編程。我們可以將 dispatch_queue 與 block 結合起來使用，方便進行多線程編程。 本文源代碼下載：點擊下載

1，實驗工程準備 在 XCode 4.0 中，我們建立一個 Mac OS X Application 類型的 Command Line Tool，在 Type 里面我們選擇 Foundation 就好，工程名字暫且為 StudyBlocks.默認生成的工程代碼 main.m 內容如下：
int?main?(int?argc,?const?char?*?argv[])
{
????NSAutoreleasePool?*?pool?=?[[NSAutoreleasePool?alloc]?init];

????//?insert?code?here
????NSLog(@"Hello,?World!");

????[pool?drain];
????return?0;
}

2，如何編寫 block 在自動生成的工程代碼中，默認打印一條語句"Hello, World!"，這個任務可以不可以用 block 語法來實現呢？答案是肯定的，請看： ? ??void?(^aBlock)(void)?=?^(void){?NSLog(@"Hello,?World!");?};
????aBlock();
用上面的這兩行語句替換 main.m 中的 NSLog(@"Hello, World!"); 語句，編譯運行，結果是一樣的。 這兩行語句是什么意思呢？首先，等號左邊的 void (^aBlock)(void) 表示聲明了一個 block，這個 block 不帶參數(void)且也無返回參數(void)；等號右邊的 ^(void){ } 結構表示一個 block 的實現體，至于這個 block 具體要做的事情就都在 {} 之間了。在這里我們僅僅是打印一條語句。整個語句就是聲明一個 block，并對其賦值。第二個語句就是調用這個 block 做實際的事情，就像我們調用函數一樣。block 很有點像 C++0X 中的 Lambda 表達式。
我們也可以這么寫： ? ??void?(^aBlock)(void)?=?0;
????aBlock?=?^(void)?{
????????NSLog(@"Hello,?World!");
????};

????aBlock();
現在我們知道了一個 block 該如何編寫了，那么 block 數組呢？也很簡單，請看： ? ??void?(^blocks[2])(void)?=?{
????????^(void){?NSLog(@"?>>?This?is?block?1!");?},
????????^(void){?NSLog(@"?>>?This?is?block?2!");?}
????};
????
????blocks[0]();
????blocks[1]();

謹記！ block 是分配在 stack 上的，這意味著我們必須小心里處理 block 的生命周期。 比如如下的做法是不對的，因為 stack 分配的 block 在 if 或 else 內是有效的，但是到大括號 } 退出時就可能無效了： ? ?dispatch_block_t?block;
??
???if?(x)?{
???????block?=?^{?printf("true\n");?};
???}?else?{
???????block?=?^{?printf("false\n");?};
???}
???block();
上面的代碼就相當于下面這樣的 unsafe 代碼： ? ?if?(x)?{
???????struct?Block?__tmp_1?=?;?//?setup?details
???????block?=?&__tmp_1;
???}?else?{
???????struct?Block?__tmp_2?=?;?//?setup?details
???????block?=?&__tmp_2;
???}

3，如何在 block 中修改外部變量 考慮到 block 的目的是為了支持并行編程，對于普通的 local 變量，我們就不能在 block 里面隨意修改（原因很簡單，block 可以被多個線程并行運行，會有問題的），而且如果你在 block 中修改普通的 local 變量，編譯器也會報錯。那么該如何修改外部變量呢？有兩種辦法，第一種是可以修改 static 全局變量；第二種是可以修改用新關鍵字 __block 修飾的變量。請看： ? ? 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];
執行之后，值均為：101

相似的情況，我們也可以引用 static block 或 __block block。比如我們可以用他們來實現 block 遞歸： ? ? NSAutoreleasePool?*?pool?=?[[NSAutoreleasePool?alloc]?init];
????
????//?1
????void?(^aBlock)(int)?=?0;
????static?void?(^?const?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，上面我們介紹了 block 及其基本用法，但還沒有涉及并行編程。 block 與 Dispatch Queue 分發隊列結合起來使用，是 iOS 中并行編程的利器。請看代碼： ? ? 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[i];
????????
????????NSLog(@"?>>?Sum:?%d",?sum);
????????
????????flag?=?YES;
????});
????
????//?wait?util?work?is?done.
????//
????while?(!flag);
????dispatch_release(queue);
????
????[pool?drain];

上面的 block 僅僅是將數組求和。首先，我們創建一個串行分發隊列，然后將一個 block 任務加入到其中并行運行，這樣 block 就會在新的線程中運行，直到結束返回主線程。在這里要注意 flag 的使用。flag 是 static 的，所以我們可以 block 中修改它。 語句 while (!flag); 的目的是保證主線程不會 blcok 所在線程之前結束。
dispatch_queue_t 的定義如下： typedef void (^dispatch_block_t)( void); 這意味著加入 dispatch_queue 中的 block 必須是無參數也無返回值的。
dispatch_queue_create 的定義如下： dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr); 這個函數帶有兩個參數：一個用于標識 dispatch_queue 的字符串；一個是保留的 dispatch_queue 屬性，將其設置為 NULL 即可。
我們也可以使用 dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long priority, unsigned long flags); 來獲得全局的 dispatch_queue，參數 priority 表示優先級，值得注意的是：我們不能修改該函數返回的 dispatch_queue。
dispatch_async 函數的定義如下： void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); 它是將一個 block 加入一個 dispatch_queue，這個 block 會再其后得到調度時，并行運行。 相應的 dispatch_sync 函數就是同步執行了，一般很少用到。比如上面的代碼如果我們修改為 dispatch_sync，那么就無需編寫 flag 同步代碼了。
5，dispatch_queue 的運作機制及線程間同步 我們可以將許多 blocks 用 dispatch_async 函數提交到到 dispatch_queue 串行運行。這些 blocks 是按照 FIFO(先入先出)規則調度的，也就是說，先加入的先執行，后加入的一定后執行，但在某一個時刻，可能有多個 block 同時在執行。 在上面的例子中，我們的主線程一直在輪詢 flag 以便知曉 block 線程是否執行完畢，這樣做的效率是很低的，嚴重浪費 CPU 資源。我們可以使用一些通信機制來解決這個問題，如：semaphore（信號量）。 semaphore 的原理很簡單，就是生產-消費模式，必須生產一些資源才能消費，沒有資源的時候，那我就啥也不干，直到資源就緒。

下面來看代碼： ? ? 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",?NULL);
????
????dispatch_async(queue,?^(void)?{
????????int?sum?=?0;
????????for(int?i?=?0;?i?<?Length;?i++)
????????????sum?+=?data[i];
????????
????????NSLog(@"?>>?Sum:?%d",?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];
首先我們創建一個 __block semaphore，并將其資源初始值設置為 0 (不能少于 0)，在這里表示任務還沒有完成，沒有資源可用主線程不要做事情。然后在 block 任務完成之后，使用 dispatch_semaphore_signal 增加 semaphore 計數（可理解為資源數），表明任務完成，有資源可用主線程可以做事情了。而主線程中的 dispatch_semaphore_wait 就是減少 semaphore 的計數，如果資源數少于 0，則表明資源還可不得，我得按照FIFO（先等先得）的規則等待資源就緒，一旦資源就緒并且得到調度了，我再執行。
6 示例： 下面我們來看一個按照 FIFO 順序執行并用 semaphore 同步的例子：先將數組求和再依次減去數組。 ? ? 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[i];
????????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[i];
????????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];
在上面的代碼中，我們利用了 dispatch_queue 的 FIFO 特性，確保 task1 先于 task2 執行，而 task2 必須等待直到 task1 執行完畢才開始干正事，主線程又必須等待 task2 才能干正事。 這樣我們就可以保證先求和，再相減，然后再讓主線程運行結束這個順序。
7，使用 dispatch_apply 進行并發迭代： 對于上面的求和操作，我們也可以使用 dispatch_apply 來簡化代碼的編寫： ? ? 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;
????
????//?iterations
????//
????dispatch_apply(Length,?queue,?^(size_t?i)?{
????????sum?+=?pArray[i];
????});
????
????NSLog(@"?>>?sum:?%d",?sum);

????dispatch_release(queue);

????[pool?drain];
注意這里使用了全局 dispatch_queue。 dispatch_apply 的定義如下： dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t queue, void (^block)(size_t)); 參數 iterations 表示迭代的次數，void (^block)(size_t) 是 block 循環體。這么做與 for 循環相比有什么好處呢？答案是：并行，這里的求和是并行的，并不是按照順序依次執行求和的。
8, dispatch group 我們可以將完成一組相關任務的 block 添加到一個 dispatch group 中去，這樣可以在 group 中所有 block 任務都完成之后，再做其他事情。比如 6 中的示例也可以使用 dispatch group 實現： ? ? 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[i];
????????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[i];
????????sum?=?s;
????????
????????NSLog(@"?>>?after?subtract:?%d",?sum);
????};
????
????//?Fork
????dispatch_group_async(group,?queue,?task1);
????dispatch_group_async(group,?queue,?task2);
????
????//?Join
????dispatch_group_wait(group,?DISPATCH_TIME_FOREVER);
????
????dispatch_release(taskSem);
????dispatch_release(queue);
????dispatch_release(group);
????
????[pool?drain];
在上面的代碼中，我們使用 dispatch_group_create 創建一個 dispatch_group_t，然后使用語句：dispatch_group_async(group, queue, task1); 將 block 任務加入隊列中，并與組關聯，這樣我們就可以使用 dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER); 來等待組中所有的 block 任務完成再繼續執行。 至此我們了解了 dispatch queue 以及 block 并行編程相關基本知識，開始在項目中運用它們吧。 參考資料： Concurrency Programming Guide： http://developer.apple.com/library/ios/#documentation/General/Conceptual/ConcurrencyProgrammingGuide/Introduction/Introduction.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的block 与 dispatch quene的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。