block 是
Apple 在 GCC 4.2 中扩充的新语法特性,其目的是支持多核并行编程。咱们能够将 dispatch_queue 与 block 结合起来
使用,方便进行多线程编程。
1,实验工程准备
在
XCode 4.0 中,咱们创建一个 Mac OS X Application 类型的 Command Line Tool,在 Type 里面咱们选择 Foundation 就好,工程名字暂且为 StudyBlocks.默认生成的工程代码 main.m 内容以下:
int main (int argc, c*****t char * argv[])
{
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
// insert
code here
NSLog(@"Hello, World!");
[pool drain];
return 0;
}
2,如何编写 block
在自动生成的工程代码中,默认打印一条语句"Hello, World!",这个任务能够不能够用 block 语法来实现呢?答案是确定的,请看:
void (^aBlock)(void) = ^(void){ NSLog(@"Hello, World!"); };
aBlock();
用上面的这两行语句替换 main.m 中的 NSLog(@"Hello, World!"); 语句,编译运行,结果是同样的。
这 两行语句是什么意思呢?首先,等号左边的 void (^aBlock)(void) 表示声明了一个 block,这个 block 不带参数(void)且也无返回参数(void);等号右边的 ^(void){ } 结构表示一个 block 的实现体,至于这个 block 具体要作的事情就都在 {} 之间了。在这里咱们仅仅是打印一条语句。整个语句就是声明一个 block,并对其赋值。第二个语句就是调用这个 block 作实际的事情,就像咱们调用函数同样。block 颇有点像 C++0X 中的 Lambda 表达式。
咱们也能够这么写:
void (^aBlock)(void) = 0;
aBlock = ^(void) {
NSLog(@"Hello, World!");
};
aBlock();
如今咱们知道了一个 block 该如何编写了,那么 block 数组呢?也很简单,请看:
void (^blocks[2])(void) = {
^(void){ NSLog(@" >> This is block 1!"); },
^(void){ NSLog(@" >> This is block 2!"); }
};
blocks[0]();
blocks[1]();
谨记!
block 是分配在 stack 上的,这意味着咱们必须当心里处理 block 的生命周期。
好比以下的作法是不对的,由于 stack 分配的 block 在 if 或 else 内是有效的,可是到大括号 } 退出时就可能无效了:
dispatch_block_t block;
if (x) {
block = ^{ printf("true\n"); };
} else {
block = ^{ printf("false\n"); };
}
block();
上面的代码就至关于下面这样的 unsafe 代码:
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,咱们就不能在 block 里面随意修改(缘由很简单,block 能够被多个线程并行运行,会有
问题的),并且若是你在 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,第一种是能够修改 static 全局变量;第二种是能够修改用新关键字 __block 修饰的变量。请看:
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];
执行以后,值均为:101
类似的状况,咱们也能够引用 static block 或 __block block。好比咱们能够用他们来实现 block 递归:
NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
// 1
void (^aBlock)(int) = 0;
static void (^ c*****t 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,上面咱们介绍了 block 及其基本用法,但尚未涉及并行编程。 block 与 Dispatch Queue 分发队列结合起来使用,是
iOS 中并行编程的利器。请看代码:
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
;
NSLog(@" >> Sum: %d", sum);
flag = YES;
});
// wait util work is done.
//
while (!flag);
dispatch_release(queue);
[pool drain];
上 面的 block 仅仅是将数组求和。首先,咱们建立一个串行分发队列,而后将一个 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。在这里要注意 flag 的使用。flag 是 static 的,因此咱们能够 block 中修改它。 语句 while (!flag); 的目的是保证主线程不会 blcok 所在线程以前结束。
dispatch_queue_t 的定义以下:
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。
dispatch_queue_create 的定义以下:
dispatch_queue_t dispatch_queue_create(c*****t char *label, dispatch_queue_attr_t attr);
这个函数带有两个参数: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 便可。
咱们也可使用
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long priority, unsigned long flags);
来得到全局的 dispatch_queue,参数 priority 表示优先级,值得注意的是:咱们不能修改该函数返回的 dispatch_queue。
dispatch_async 函数的定义以下:
void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block);
它是将一个 block 加入一个 dispatch_queue,这个 block 会再其后获得调度时,并行运行。
相应的 dispatch_sync 函数就是同步执行了,通常不多用到。好比上面的代码若是咱们修改成 dispatch_sync,那么就无需编写 flag 同步代码了。
5,dispatch_queue 的运做机制及线程间同步
我 们能够将许多 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,后加入的必定后执行,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,咱们的主线程一直在轮询 flag 以便知晓 block 线程是否执行完毕,这样作的效率是很低的,严重浪费 CPU 资源。咱们可使用一些通讯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。
下面来看代码:
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;
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 先咱们建立一个 __block semaphore,并将其资源初始值设置为 0 (不能少于 0),在这里表示任务尚未完成,没有资源可用主线程不要作事情。而后在 block 任务完成以后,使用 dispatch_semaphore_signal 增长 semaphore 计数(可理解为资源数),代表任务完成,有资源可用主线程能够作事情了。而主线程中的 dispatch_semaphore_wait 就是减小 semaphore 的计数,若是资源数少于 0,则代表资源还可不得,我得按照FIFO(先等先得)的规则等待资源就绪,一旦资源就绪而且获得调度了,我再执行。
6 示例:
下面咱们来看一个按照 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);
__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;
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,咱们利用了 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。 这样咱们就能够保证先求和,再相减,而后再让主线程运行结束这个顺序。
7,使用 dispatch_apply 进行并发迭代:
对于上面的求和操做,咱们也可使用 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;
// iterati*****
//
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 的定义以下:
dispatch_apply(size_t iterati*****, dispatch_queue_t queue, void (^block)(size_t));
参数 iterati***** 表示迭代的次数,void (^block)(size_t) 是 block 循环体。这么作与 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,并非按照顺序依次执行求和的。
8, dispatch group
咱们能够将完成一组相关任务的 block 添加到一个 dispatch group 中去,这样能够在 group 中全部 block 任务都完成以后,再作其余事情。好比 6 中的示例也可使用 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,咱们使用 dispatch_group_create 建立一个 dispatch_group_t,而后使用语句:dispatch_group_async(group, queue, task1); 将 block 任务加入队列中,并与组关联,这样咱们就可使用 dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER); 来等待组中全部的 block 任务完成再继续执行。 至此咱们了解了 dispatch queue 以及 block 并行编程相关基本知