iOS多线程编程之GCD详解（二）

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前言

上一篇详细介绍了介绍了GCD中的常用API，
考虑到篇幅问题，这里继续介绍另外的两个API。

Dispatch Semaphore 信号量

dispatch_semaphore_t 信号量本质上是一种锁。
关于iOS中各种锁和性能比较可以看下yykit作者的这篇博文，戳这里
不再安全的 OSSpinLock

下面我们看下信号量的使用:
dispatch_semaphore_t 的作用之一解决资源抢夺问题
之前提过，对于数据存储类似数据库，非原子性可变字典和可变数组等多线程下不安全的操作，可以使用同步队列保证线程安全，那么在并发队列中，可以使用信号量来解决资源抢夺问题

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//全局队列
  dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
  //创建一个信号量，初始值为1
  dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1) ;
  //创建可变数组
  NSMutableArray *array = [[NSMutableArray alloc] init];
  for(int i = 0; i< 1000; ++i) {
      dispatch_async(queue, ^{
          
          //这里会一直等待，直到信号量大于等于1
          dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER) ;
          
          //执行到这里，消费一个信号量
          NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
          [array addObject:[NSNumber numberWithInt:i]];
          
          //这里增加一个信号量
          dispatch_semaphore_signal(semaphore);
      });
  }

代码解读一下:
dispatch_semaphore_create(1) 创建了值为1信号量
dispatch_semaphore_wait ，如果信号量的值大于等于1，那么，信号量值减1，然后向下执行，如果信号量值为0，一直等待。直到大于等于1的时候，率先进入等待状态的异步队列率先执行
dispatch_semaphore_signal 信号量值加1

形象比喻一下:
一群人排队去银行办业务，银行初始只有一个窗口，第一个人办业务的时候,可用窗口就变成0个了，这个人办完业务，可用窗口加1，就变成1个了。

实际这种效果和加锁的本质一致。
dispatch_semaphore_t 的另外一个作用就是可以控制线程并发数量，之前我们提过，iOS7之后系统自动开辟的线程数量可以多达60-70，而GCD中并没有提供控制线程数量的API，NSOperation中可以设置最大线程数。

下面我们使用信号量来实现一下线程数量控制:

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//线程并发数限制
static dispatch_semaphore_t limitSemaphore;
//控制专用队列
static dispatch_queue_t serialQueue;

//单例创建
static dispatch_once_t onceToken;
dispatch_once(&onceToken, ^{
  //设置最大线程并发数为5
    limitCount = dispatch_semaphore_create(5);
    serialQueue = dispatch_queue_create("serial", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
});

dispatch_async(serialQueue, ^{
    //信号量>=1继续执行，否则等待
    dispatch_semaphore_wait(limitSemaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    dispatch_async(queue, ^{
        //这里执行一些任务
        NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
        //在该工作线程执行完成后释放信号量
        dispatch_semaphore_signal(limitSemaphore);
    });
});

dispatch source

dispatch source 是一组不常用的GCD API。是BSD系内核惯有功能kqueue的包装。kqueue的介绍可以看下这个kqueue wikipedia
简单来说，dispatch source是一个监视某些类型事件的对象。它支持所有kqueue所支持的事件以及mach（mach介绍可以看这里mach wikipedia)）端口、内建计时器支持和用户事件，CPU负荷占用小，资源占用小。

dispatch source联结

联结的流程：在任一线程上调用dispatch_source_merge_data 这个函数后，会执行 Dispatch Source 事先定义好的句柄（可以简单理解句柄就是block ）（是不是有点通知，回调的味道哈）
下面直接上代码:

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//全局队列
 dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//创建source
    dispatch_source_t source = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_ADD, 0, 0, dispatch_get_main_queue());
//定义source的句柄
    dispatch_source_set_event_handler(source, ^{
//调用一次dispatch_source_merge_data会调用这个句柄
        NSLog(@"%lu",dispatch_source_get_data(source));
    });
    //默认source是suspend的，需要resume生效
    dispatch_resume(source);
    
//遍历10次
    dispatch_apply(10, globalQueue, ^(size_t index) {
        // merge data
        dispatch_source_merge_data(source, 1);
    });

这段程序简单逻辑:调用dispatch_source_merge_data 会触发实现定义好的事件

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dispatch_source_set_event_handler(source, ^{
//调用一次dispatch_source_merge_data会调用这个句柄
        NSLog(@"%lu",dispatch_source_get_data(source));
    });

dispatch_source_create 函数参数

DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_ADD 累加
当注册系统事件的时候，有时候系统还没来得及通知应用程序，这个时候，系统会累计传递过来的值

DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_OR 逻辑或处理累计传递过来的值

其他:

DISPATCH_SOURCE_TYPE_MACH_SENDMACH端口发送
DISPATCH_SOURCE_TYPE_MACH_RECV MACH端口接收
DISPATCH_SOURCE_TYPE_PROC 监测进程相关事件
DISPATCH_SOURCE_TYPE_READ 可读取文件映像
DISPATCH_SOURCE_TYPE_SIGNAL 接收信号
DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER 定时器
DISPATCH_SOURCE_TYPE_VNODE 文件系统变更
DISPATCH_SOURCE_TYPE_WRITE 可写入文件映像

注册事件处理程序通知，如果系统没来的及通知应用程序时候事件发生多次，这些事件会合并为一个事件(是不是类似于TCP协议中的nagle算法)。iOS开发者通常不会用到这种功能。但对于底层，这种处理方式会很高效.

简单流程总结:创建一个源，自定义累计方式，可以是and也可以是Or，自定义源也需要一个队列用来处理响应块，可以是主队列，也可以是并发队列。

在同一时间，只有一个响应块被分派。处理方法没执行完毕，另一个事件发生，事件以指定方式(ADD或者OR)进行累积。通过合并，保证了在高负载下稳定执行。
累计值通过 dispatch_source_get_data 获取。每次响应执行事件，这个值会被重置
dispatch_source_merge_data 发送一个事件
默认创建出来的source是挂起状态的，需要调用dispatch_resume 才可生效

除了高效的自定义一个source处理自定事件之外，我们也可以使用dispatch_source 来定义一个定时器，iOS开发中常用的定时器有NSTimer 和CADisplayLink 两种
NSTimer 受到runloop的状态影响精度
CADisplayLink 则和屏幕刷新度帧数一致
而dispatch_source 作为定时器精度很高，是系统级别的源

demo如下:

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dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
//定时器作为属性创建
     self.timerSource = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
    //开始时间
    dispatch_time_t start = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 3.0 * NSEC_PER_SEC);
    //间隔时间
    uint64_t interval = 2.0 * NSEC_PER_SEC;
  //设置时间
    dispatch_source_set_timer( self.timerSource start, interval, 0);

    //设置回调
    dispatch_source_set_event_handler( self.timerSource, ^{
        //处理事件
    });

    //启动定时器
    dispatch_resume( self.timerSource);

总结

本文主要介绍了

dispatch_semaphore_t ，本质是一种底层锁，性能较高，可以用来解决多线程资源竞争，控制线程并发数。

dispatch source 最大的优势是联结，通过合并事件的方式，高效的处理事件分派，可以自定义source用来处理高负载应用场景响应。

dispatch source 可以作为高精度，系统源层级的定时器，在需要高精度应用场景下可以选用这种更加接近底层的定时器。

写了两篇博客来详解了下GCD，主要是对自我基础的一个总结。之前已经有很多写的很好的GCD文章。关于信号量和dispatch_source还有兴趣深入了解的可以阅读下官方文档。
推荐下阅读猿神的博客
Parse源码浅析系列（一）—Parse的底层多线程处理思路：GCD高级用法

参考书籍:
Objective-C高级编程