iOS GCD使用指南

Grand Central Dispatch（GCD）是异步运行任务的技术之中的一个。

一般将应用程序中记述的线程管理用的代码在系统级中实现。开发人员仅仅须要定义想运行的任务并追加到适当的Dispatch Queue中，GCD就能生成必要的线程并计划运行任务。因为线程管理是作为系统的一部分来实现的，因此可统一管理。也可运行任务，这样就比曾经的线程更有效率。

Dispatch Queue

Dispatch Queue是用来运行任务的队列，是GCD中最主要的元素之中的一个。

Dispatch Queue分为两种：

• Serial Dispatch Queue，按加入进队列的顺序（先进先出）一个接一个的运行
• Concurrent Dispatch Queue，并发运行队列里的任务

简而言之，Serial Dispatch Queue仅仅使用了一个线程，Concurrent Dispatch Queue使用了多个线程（详细使用了多少个，由系统决定）。 

能够通过两种方式来获得Dispatch Queue，第一种方式是自己创建一个：

let myQueue: dispatch_queue_t = dispatch_queue_create("com.xxx", nil)

第一个參数是队列的名称。通常是使用倒序的全域名。尽管能够不给队列指定一个名称，可是有名称的队列能够让我们在遇到问题时更好调试；当第二个參数为nil时返回Serial Dispatch Queue，如上面那个样例。当指定为DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT时返回Concurrent Dispatch Queue。

须要注意一点，假设是在OS X 10.8或iOS 6以及之后版本号中使用，Dispatch Queue将会由ARC自己主动管理，假设是在此之前的版本号，须要自己手动释放，例如以下：

let myQueue: dispatch_queue_t = dispatch_queue_create("com.xxx", nil)

dispatch_async(myQueue, { () -> Void in

println("in Block")

})

dispatch_release(myQueue)

以上是通过手动创建的方式来获取Dispatch Queue。另外一种方式是直接获取系统提供的Dispatch Queue。

要获取的Dispatch Queue无非就是两种类型：

• Main Dispatch Queue
• Global Dispatch Queue / Concurrent Dispatch Queue

一般仅仅在须要更新UI时我们才获取Main Dispatch Queue。其它情况下用Global Dispatch Queue就满足需求了：

//获取Main Dispatch Queue

let mainQueue = dispatch_get_main_queue()

//获取Global Dispatch Queue

let globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)

得到的Global Dispatch Queue实际上是一个Concurrent Dispatch Queue，Main Dispatch Queue实际上就是Serial Dispatch Queue（而且仅仅有一个）。

获取Global Dispatch Queue的时候能够指定优先级，能够依据自己的实际情况来决定使用哪种优先级。

普通情况下，我们通过另外一种方式获取Dispatch Queue即可了。

dispatch_after

dispatch_after能让我们加入进队列的任务延时运行，比方想让一个Block在10秒后运行：

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

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

println("在10秒后运行")

}

NSEC_PER_SEC表示的是秒数。它还提供了NSEC_PER_MSEC表示毫秒。

上面这句dispatch_after的真正含义是在10秒后把任务加入进队列中，并非表示在10秒后运行，大部分情况该函数能达到我们的预期，仅仅有在对时间要求非常精准的情况下才可能会出现故障。

获取一个dispatch_time_t类型的值能够通过两种方式来获取，以上是第一种方式，即通过dispatch_time函数。还有一种是通过dispatch_walltime函数来获取，dispatch_walltime须要使用一个timespec的结构体来得到dispatch_time_t。

通常dispatch_time用于计算相对时间，dispatch_walltime用于计算绝对时间，我写了一个把NSDate转成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)

}

这种方法接收一个NSDate对象，然后把NSDate转成dispatch_walltime须要的timespec结构体。最后再把dispatch_time_t返回，相同是在10秒后运行。之前的代码在调用部分须要改动成：

var time = getDispatchTimeByDate(NSDate(timeIntervalSinceNow: 10))

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

println("在10秒后运行")

}

这就是通过绝对时间来使用dispatch_after的样例。

dispatch_group

可能经常会有这样一种情况：我们如今有3个Block要运行，我们不在乎它们运行的顺序，我们仅仅希望在这3个Block运行完之后再运行某个操作。

这个时候就须要使用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")

}

输出的顺序与加入进队列的顺序无关。因为队列是Concurrent Dispatch Queue，但“completed”的输出一定是在最后的：

312
completed

除了使用dispatch_group_notify函数能够得到最后运行完的通知外。还能够使用

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函数

dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER)

println("completed")

须要注意的是。dispatch_group_wait实际上会使当前的线程处于等待的状态，也就是说假设是在主线程运行dispatch_group_wait，在上面的Block运行完之前，主线程会处于卡死的状态。

能够注意到dispatch_group_wait的第二个參数是指定超时的时间，假设指定为DISPATCH_TIME_FOREVER（如上面这个样例）则表示会永久等待，直到上面的Block所有运行完。除此之外，还能够指定为详细的等待时间。依据dispatch_group_wait的返回值来推断是上面block运行完了还是等待超时了。

最后。同之前创建dispatch_queue一样，假设是在OS X 10.8或iOS 6以及之后版本号中使用。Dispatch Group将会由ARC自己主动管理。假设是在此之前的版本号，须要自己手动释放。

dispatch_barrier_async

dispatch_barrier_async就如同它的名字一样，在队列运行的任务中添加“栅栏”。在添加“栅栏”之前已经開始运行的block将会继续运行。当dispatch_barrier_async開始运行的时候其它的block处于等待状态，dispatch_barrier_async的任务运行完后。其后的block才会运行。我们简单的写个样例。假设这个样例有读文件和写文件的部分：

func writeFile() {

NSUserDefaults.standardUserDefaults().setInteger(7, forKey: "Integer_Key")

}

func readFile(){

print(NSUserDefaults.standardUserDefaults().integerForKey("Integer_Key"))

}

写文件仅仅是在NSUserDefaults写入一个数字7。读仅仅是将这个数字打印出来而已。我们要避免在写文件时候正好有线程来读取，就使用dispatch_barrier_async函数： 

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()}

我们先将一个9初始化到NSUserDefaults的Integer_Key中，然后在中间运行dispatch_barrier_async函数，因为这个队列是一个Concurrent Dispatch Queue，能同一时候并发多少线程是由系统决定的，假设加入dispatch_barrier_async的时候，其它的block（包含上面4个block）还没有開始运行。那么会先运行dispatch_barrier_async里的任务，其它block所有处于等待状态。假设加入dispatch_barrier_async的时候，已经有block在运行了，那么dispatch_barrier_async会等这些block运行完后再运行。

dispatch_apply

dispatch_apply会将一个指定的block运行指定的次数。假设要对某个数组中的所有元素运行相同的block的时候。这个函数就显得非常实用了，使用方法非常easy，指定运行的次数以及Dispatch Queue。在block回调中会带一个索引，然后就能够依据这个索引来推断当前是对哪个元素进行操作： 

let globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0)

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

print(index)

}

print("completed")

因为是Concurrent Dispatch Queue，不能保证哪个索引的元素是先运行的。可是“completed”一定是在最后打印。因为dispatch_apply函数是同步的。运行过程中会使线程在此处等待。所以一般的，我们应该在一个异步线程里使用dispatch_apply函数：

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

某些情况下，我们可能会想让Dispatch Queue临时停止一下，然后在某个时刻恢复处理，这时就能够使用dispatch_suspend以及dispatch_resume函数： 

//暂停

dispatch_suspend(globalQueue)

//恢复

dispatch_resume(globalQueue)

暂停时。假设已经有block正在运行。那么不会对该block的运行产生影响。dispatch_suspend仅仅会对还未開始运行的block产生影响。

Dispatch Semaphore

信号量在多线程开发中被广泛使用，当一个线程在进入一段关键代码之前。线程必须获取一个信号量，一旦该关键代码段完毕了，那么该线程必须释放信号量。其它想进入该关键代码段的线程必须等待前面的线程释放信号量。

信号量的详细做法是：当信号计数大于0时，每条进来的线程使计数减1，直到变为0。变为0后其它的线程将进不来。处于等待状态；运行完任务的线程释放信号，使计数加1。如此循环下去。

以下这个样例中使用了10条线程，可是同一时候仅仅运行一条，其它的线程处于等待状态：

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秒后运行")

dispatch_semaphore_signal(semaphore)

}

})

}

取得信号量的线程在2秒后释放了信息量，相当于是每2秒运行一次。

通过上面的样例能够看到，在GCD中，用dispatch_semaphore_create函数能初始化一个信号量，同一时候须要指定信号量的初始值；使用dispatch_semaphore_wait函数分配信号量并使计数减1，为0时处于等待状态；使用dispatch_semaphore_signal函数释放信号量。并使计数加1。

另外dispatch_semaphore_wait相同也支持超时。仅仅须要给其第二个參数指定超时的时候即可，同Dispatch Group的dispatch_group_wait函数相似，能够通过返回值来推断。

这个函数也须要注意，假设是在OS X 10.8或iOS 6以及之后版本号中使用。Dispatch Semaphore将会由ARC自己主动管理，假设是在此之前的版本号，须要自己手动释放。

dispatch_once

dispatch_once函数通经常使用在单例模式上，它能够保证在程序运行期间某段代码仅仅运行一次，假设我们要通过dispatch_once创建一个单例类，在Swift能够这样：

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!

}

}

这样就能通过GCD的安全机制保证这段代码仅仅运行一次。