Blocks与Dispatch Queue的使用

 

 

block是什么
block是一个C level的语法以及运行时的一个特性，和标准C中的函数（函数指针）类似。用于回调函数的地方。两个对象间的通讯。实现轻量级的“代理”。


blocks和C语言函数指针的区别

 

如何调用blocks
调用block和C语言函数指针的调用一模一样

 

 
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。
__block关键字
一 个Block的内部是可以引用自身作用域外的变量的，包括static变量，extern变量或自由变量（定义一个变量的时候，如果不加存储修饰符，默认 情况下就是自由变量auto,auto变量保存在stack中的，除了auto之外还存在register,static等存储修饰符），
对于局部变量，在block中是只读的。在引入block的同时，还引入了一种特殊的关键字__block，用此声明一个局部变量可以被函数块修改。


实例：
void(^aBlock)(void) = 0;          // 声明一个block
    aBlock = ^(void){                 // 给block赋值
        NSLog(@"this is a block.");
    };
    aBlock();                            // 执行block

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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。

    NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePoolalloc]init];

    

    // 创建一个串行分发队列

    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("studyBlocks", NULL);

    

    // 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

    // 加入 dispatch_queue 中的 block 必须是无参数也无返回值的

    dispatch_async(queue, ^(void){

        int sum = 0;

        for (int i = 0; i<100; i++) {

            sum += i;

        }

        NSLog(@"sum:%d",sum);

    });

 

    dispatch_release(queue);

    [pool drain];

1、dispatch_queue_t 类型 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。

2、dispatch_queue_create 函数 的定义如下：
dispatch_queue_t  dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr);
该函数创建分发队列dispatch_queue。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。

3、也可使用函数 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。例如：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{

[[[selfcaptureManager] session] startRunning];

});

4、dispatch_async 函数的定义如下：
void  dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
该函数将一个 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_block_t 类型

dispatch_block_t

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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。

    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePoolalloc] 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;

        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];

1、dispatch_semaphore_create函数

此函数用于创建一个 __block semaphore，这里将其资源初始值设置为 0 (不能少于 0)，表示任务还没有完成，没有资源可用主线程不要做事情。

2、dispatch_semaphore_signal函数

该函数 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。

3、dispatch_semaphore_wait函数

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。

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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 * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];

    initData();

    

    __block int sum = 0;

    

    // Create a semaphore with 0 resource

    __block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);

    __blockdispatch_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;

        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;

        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。

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使用 dispatch_apply 进行并发迭代：

对于上面的求和操作，我们也可以使用 dispatch_apply 来简化代码的编写.

    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;

    });

    

    NSLog(@" >> sum: %d", sum);

    

    dispatch_release(queue);

    

    [pool drain];

 

注意，这里使用了全局 dispatch_queue。

dispatch_apply 的定义如下：

dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t queue, void (^block)(size_t));

参数 iterations 表示迭代的次数，void (^block)(size_t) 是 block 循环体。这么做与 for 循环相比有什么好处呢？答案是：并行，这里的求和是并行的，并不是按照顺序依次执行求和的。

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dispatch group

我们可以将完成一组相关任务的 block 添加到一个 dispatch group 中去，这样可以在 group 中所有 block 任务都完成之后，再做其他事情。比如 6 中的示例也可以使用 dispatch group 实现：

    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;

        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;

        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。