GCD的使用

什么是 GCD

Grand Central Dispatch (GCD) 是 Apple 开发的一个多核编程的解决方法。该方法在 Mac OS X 10.6 雪豹中首次推出，并随后被引入到了 iOS4.0 中。GCD 是一个替代诸如 NSThread, NSOperationQueue, NSInvocationOperation 等技术的很高效和强大的技术。

GCD 和 block 的配合使用，可以方便地进行多线程编程。

应用举例

让我们来看一个编程场景。我们要在 iPhone 上做一个下载网页的功能，该功能非常简单，就是在 iPhone 上放置一个按钮，点击该按钮时，显示一个转动的圆圈，表示正在进行下载，下载完成之后，将内容加载到界面上的一个文本控件中。

不用 GCD 前

虽然功能简单，但是我们必须把下载过程放到后台线程中，否则会阻塞 UI 线程显示。所以，如果不用 GCD, 我们需要写如下 3 个方法：

• someClick 方法是点击按钮后的代码，可以看到我们用 NSInvocationOperation 建了一个后台线程，并且放到 NSOperationQueue 中。后台线程执行 download 方法。
• download 方法处理下载网页的逻辑。下载完成后用 performSelectorOnMainThread 执行 download_completed 方法。
• download_completed 进行 clear up 的工作，并把下载的内容显示到文本控件中。

这 3 个方法的代码如下。可以看到，虽然 开始下载 –> 下载中 –> 下载完成 这 3 个步骤是整个功能的三步。但是它们却被切分成了 3 块。他们之间因为是 3 个方法，所以还需要传递数据参数。如果是复杂的应用，数据参数很可能就不象本例子中的 NSString 那么简单了，另外，下载可能放到 Model 的类中来做，而界面的控制放到 View Controller 层来做，这使得本来就分开的代码变得更加散落。代码的可读性大大降低。

 static NSOperationQueue * queue;

 - (IBAction)someClick:(id)sender {
     self.indicator.hidden = NO;
     [self.indicator startAnimating];
     queue = [[NSOperationQueue alloc] init];
     NSInvocationOperation * op = [[[NSInvocationOperation alloc] initWithTarget:self selector:@selector(download) object:nil] autorelease];
     [queue addOperation:op];
 }

 - (void)download {
     NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://www.youdao.com"];
     NSError * error;
     NSString * data = [NSString stringWithContentsOfURL:url encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
     if (data != nil) {
         [self performSelectorOnMainThread:@selector(download_completed:) withObject:data waitUntilDone:NO];
     } else {
         NSLog(@"error when download:%@", error);
         [queue release];
     }
 }

 - (void) download_completed:(NSString *) data {
     NSLog(@"call back");
     [self.indicator stopAnimating];
     self.indicator.hidden = YES;
     self.content.text = data;
     [queue release];
 }

使用 GCD 后

如果使用 GCD，以上 3 个方法都可以放到一起，如下所示：

 // 原代码块一
 self.indicator.hidden = NO;
 [self.indicator startAnimating];
 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, ), ^{
     // 原代码块二
     NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://www.youdao.com"];
     NSError * error;
     NSString * data = [NSString stringWithContentsOfURL:url encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];
     if (data != nil) {
         // 原代码块三
         dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
             [self.indicator stopAnimating];
             self.indicator.hidden = YES;
             self.content.text = data;
         });
     } else {
         NSLog(@"error when download:%@", error);
     }
 });

首先我们可以看到，代码变短了。因为少了原来 3 个方法的定义，也少了相互之间需要传递的变量的封装。

另外，代码变清楚了，虽然是异步的代码，但是它们被 GCD 合理的整合在一起，逻辑非常清晰。如果应用上 MVC 模式，我们也可以将 View Controller 层的回调函数用 GCD 的方式传递给 Modal 层，这相比以前用 @selector 的方式，代码的逻辑关系会更加清楚。

block 的定义

block 的定义有点象函数指针，差别是用 ^ 替代了函数指针的 * 号，如下所示：

  // 申明变量
  (void) (^loggerBlock)(void);
  // 定义

  loggerBlock = ^{
       NSLog(@"Hello world");
  };
  // 调用
  loggerBlock();

但是大多数时候，我们通常使用内联的方式来定义 block，即将它的程序块写在调用的函数里面，例如这样：

 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(, ), ^{
       // something
  });

从上面大家可以看出，block 有如下特点：

1. 程序块可以在代码中以内联的方式来定义。
2. 程序块可以访问在创建它的范围内的可用的变量。

系统提供的 dispatch 方法

为了方便地使用 GCD，苹果提供了一些方法方便我们将 block 放在主线程 或 后台线程执行，或者延后执行。使用的例子如下：

 //  后台执行：
  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(, ), ^{
       // something
  });
  // 主线程执行：
  dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
       // something
  });
  // 一次性执行：
  static dispatch_once_t onceToken;
  dispatch_once(&onceToken, ^{
      // code to be executed once
  });
  // 延迟 2 秒执行：
  double delayInSeconds = 2.0;
  dispatch_time_t popTime = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, delayInSeconds * NSEC_PER_SEC);
  dispatch_after(popTime, dispatch_get_main_queue(), ^(void){
      // code to be executed on the main queue after delay
  });

dispatch_queue_t 也可以自己定义，如要要自定义 queue，可以用 dispatch_queue_create 方法，示例如下：

 dispatch_queue_t urls_queue = dispatch_queue_create("blog.devtang.com", NULL);
 dispatch_async(urls_queue, ^{
      // your code
 });
 dispatch_release(urls_queue);

另外，GCD 还有一些高级用法，例如让后台 2 个线程并行执行，然后等 2 个线程都结束后，再汇总执行结果。这个可以用 dispatch_group, dispatch_group_async 和 dispatch_group_notify 来实现，示例如下：

  dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
  dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(,), ^{
       // 并行执行的线程一
  });
  dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(,), ^{
       // 并行执行的线程二
  });
  dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(,), ^{
       // 汇总结果
  });

修改 block 之外的变量

默认情况下，在程序块中访问的外部变量是复制过去的，即写操作不对原变量生效。但是你可以加上 __block 来让其写操作生效，示例代码如下：

  __block int a = ;
  void  (^foo)(void) = ^{
       a = ;
  }
  foo();
  // 这里，a 的值被修改为 1

后台运行

使用 block 的另一个用处是可以让程序在后台较长久的运行。在以前，当 app 被按 home 键退出后，app 仅有最多 5 秒钟的时候做一些保存或清理资源的工作。但是应用可以调用 UIApplication 的beginBackgroundTaskWithExpirationHandler方法，让 app 最多有 10 分钟的时间在后台长久运行。这个时间可以用来做清理本地缓存，发送统计数据等工作。

让程序在后台长久运行的示例代码如下：

 // AppDelegate.h 文件
 @property (assign, nonatomic) UIBackgroundTaskIdentifier backgroundUpdateTask;

 // AppDelegate.m 文件
 - (void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application
 {
     [self beingBackgroundUpdateTask];
     // 在这里加上你需要长久运行的代码
     [self endBackgroundUpdateTask];
 }

 - (void)beingBackgroundUpdateTask
 {
     self.backgroundUpdateTask = [[UIApplication sharedApplication] beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:^{
         [self endBackgroundUpdateTask];
     }];
 }

 - (void)endBackgroundUpdateTask
 {
     [[UIApplication sharedApplication] endBackgroundTask: self.backgroundUpdateTask];
     self.backgroundUpdateTask = UIBackgroundTaskInvalid;
 }