文章目录
  1. 1. 什么是 GCD
  2. 2. 应用举例
    1. 2.1. 不用 GCD 前
    2. 2.2. 使用 GCD 后
  3. 3. block 的定义
  4. 4. 系统提供的 dispatch 方法
  5. 5. 修改 block 之外的变量
  6. 6. 后台运行
  7. 7. 总结

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, 0), ^{
// 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(0, 0), ^{
// 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(0, 0), ^{
// 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(0,0), ^{
// 并行执行的线程一
});
dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
// 并行执行的线程二
});
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
// 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 = 0;
void (^foo)(void) = ^{
a = 1;
}
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;
}

总结

总体来说,GCD 能够极大地方便开发者进行多线程编程。大家应该尽量使用 GCD 来处理后台线程和 UI 线程的交互。