轉(zhuǎn)自此處

什么是GCD？

Grand Central Dispatch或者GCD，是一套低層API，提供了一種新的方法來進(jìn)行并發(fā)程序編寫绿满。從基本功能上講，GCD有點(diǎn)像NSOperationQueue窟扑，他們都允許程序?qū)⑷蝿?wù)切分為多個單一任務(wù)然后提交至工作隊(duì)列來并發(fā)地或者串行地執(zhí)行喇颁。GCD比之NSOpertionQueue更底層更高效漏健，并且它不是Cocoa框架的一部分。

除了代碼的平行執(zhí)行能力橘霎，GCD還提供高度集成的事件控制系統(tǒng)蔫浆。可以設(shè)置句柄來響應(yīng)文件描述符姐叁、mach ports（Mach port 用于 OS X上的進(jìn)程間通訊）瓦盛、進(jìn)程、計(jì)時器外潜、信號原环、用戶生成事件。這些句柄通過GCD來并發(fā)執(zhí)行处窥。

GCD的API很大程度上基于block嘱吗，當(dāng)然，GCD也可以脫離block來使用滔驾，比如使用傳統(tǒng)c機(jī)制提供函數(shù)指針和上下文指針谒麦。實(shí)踐證明，當(dāng)配合block使用時哆致，GCD非常簡單易用且能發(fā)揮其最大能力绕德。

你可以在Mac上敲命令“man dispatch”來獲取GCD的文檔。

為何使用?

GCD提供很多超越傳統(tǒng)多線程編程的優(yōu)勢：

易用: GCD比之thread跟簡單易用沽瞭。由于GCD基于work unit而非像thread那樣基于運(yùn)算迁匠，所以GCD可以控制諸如等待任務(wù)結(jié)束剩瓶、監(jiān)視文件描述符驹溃、周期執(zhí)行代碼以及工作掛起等任務(wù)⊙邮铮基于block的血統(tǒng)導(dǎo)致它能極為簡單得在不同代碼作用域之間傳遞上下文豌鹤。

效率: GCD被實(shí)現(xiàn)得如此輕量和優(yōu)雅，使得它在很多地方比之專門創(chuàng)建消耗資源的線程更實(shí)用且快速枝缔。這關(guān)系到易用性：導(dǎo)致GCD易用的原因有一部分在于你可以不用擔(dān)心太多的效率問題而僅僅使用它就行了布疙。

性能: GCD自動根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載來增減線程數(shù)量，這就減少了上下文切換以及增加了計(jì)算效率愿卸。

Dispatch Objects

盡管GCD是純c語言的灵临，但它被組建成面向?qū)ο蟮娘L(fēng)格。GCD對象被稱為dispatch object趴荸。Dispatch object像Cocoa對象一樣是引用計(jì)數(shù)的儒溉。使用dispatch_release和dispatch_retain函數(shù)來操作dispatch object的引用計(jì)數(shù)來進(jìn)行內(nèi)存管理。但主意不像Cocoa對象发钝，dispatch object并不參與垃圾回收系統(tǒng)顿涣，所以即使開啟了GC波闹，你也必須手動管理GCD對象的內(nèi)存。

Dispatch queues 和 dispatch sources（后面會介紹到）可以被掛起和恢復(fù)涛碑，可以有一個相關(guān)聯(lián)的任意上下文指針精堕，可以有一個相關(guān)聯(lián)的任務(wù)完成觸發(fā)函數(shù)∑颜希可以查閱“man dispatch_object”來獲取這些功能的更多信息歹篓。

Dispatch Queues

GCD的基本概念就是dispatch queue。dispatch queue是一個對象晌涕，它可以接受任務(wù)滋捶，并將任務(wù)以先到先執(zhí)行的順序來執(zhí)行。dispatch queue可以是并發(fā)的或串行的余黎。并發(fā)任務(wù)會像NSOperationQueue那樣基于系統(tǒng)負(fù)載來合適地并發(fā)進(jìn)行重窟，串行隊(duì)列同一時間只執(zhí)行單一任務(wù)。

GCD中有三種隊(duì)列類型：

• The main queue:

與主線程功能相同惧财。實(shí)際上巡扇，提交至main queue的任務(wù)會在主線程中執(zhí)行。main queue可以調(diào)用dispatch_get_main_queue()來獲得垮衷。因?yàn)閙ain queue是與主線程相關(guān)的厅翔，所以這是一個串行隊(duì)列。

• Global queues:

全局隊(duì)列是并發(fā)隊(duì)列搀突，并由整個進(jìn)程共享刀闷。進(jìn)程中存在三個全局隊(duì)列：高、中（默認(rèn)）仰迁、低三個優(yōu)先級隊(duì)列甸昏。可以調(diào)用dispatch_get_global_queue函數(shù)傳入優(yōu)先級來訪問隊(duì)列徐许。

• 用戶隊(duì)列: 用戶隊(duì)列

(GCD并不這樣稱呼這種隊(duì)列, 但是沒有一個特定的名字來形容這種隊(duì)列施蜜，所以我們稱其為用戶隊(duì)列) 是用函數(shù) dispatch_queue_create 創(chuàng)建的隊(duì)列. 這些隊(duì)列是串行的。正因?yàn)槿绱舜朴纾鼈兛梢杂脕硗瓿赏綑C(jī)制, 有點(diǎn)像傳統(tǒng)線程中的mutex翻默。

創(chuàng)建隊(duì)列

要使用用戶隊(duì)列，我們首先得創(chuàng)建一個恰起。調(diào)用函數(shù)dispatch_queue_create就行了修械。函數(shù)的第一個參數(shù)是一個標(biāo)簽，這純是為了debug检盼。Apple建議我們使用倒置域名來命名隊(duì)列肯污，比如“com.dreamingwish.subsystem.task”。這些名字會在崩潰日志中被顯示出來，也可以被調(diào)試器調(diào)用仇箱，這在調(diào)試中會很有用县恕。第二個參數(shù)目前還不支持，傳入NULL就行了剂桥。

提交 Job

向一個隊(duì)列提交Job很簡單：調(diào)用dispatch_async函數(shù)忠烛，傳入一個隊(duì)列和一個block。隊(duì)列會在輪到這個block執(zhí)行時執(zhí)行這個block的代碼权逗。下面的例子是一個在后臺執(zhí)行一個巨長的任務(wù)：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [self goDoSomethingLongAndInvolved];
        NSLog(@"Done doing something long and involved");
});

dispatch_async 函數(shù)會立即返回, block會在后臺異步執(zhí)行美尸。

當(dāng)然，通常斟薇，任務(wù)完成時簡單地NSLog個消息不是個事兒师坎。在典型的Cocoa程序中，你很有可能希望在任務(wù)完成時更新界面堪滨，這就意味著需要在主線程中執(zhí)行一些代碼胯陋。你可以簡單地完成這個任務(wù)——使用嵌套的dispatch，在外層中執(zhí)行后臺任務(wù)袱箱，在內(nèi)層中將任務(wù)dispatch到main queue：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        [self goDoSomethingLongAndInvolved];
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            [textField setStringValue:@"Done doing something long and involved"];
        });
});

還有一個函數(shù)叫dispatch_sync遏乔，它干的事兒和dispatch_async相同，但是它會等待block中的代碼執(zhí)行完成并返回发笔。結(jié)合 __block類型修飾符盟萨，可以用來從執(zhí)行中的block獲取一個值。例如了讨，你可能有一段代碼在后臺執(zhí)行捻激，而它需要從界面控制層獲取一個值。那么你可以使用dispatch_sync簡單辦到：

__block NSString *stringValue;
dispatch_sync(dispatch_get_main_queue(), ^{
        // __block variables aren't automatically retained
        // so we'd better make sure we have a reference we can keep
        stringValue = [[textField stringValue] copy];
});
[stringValue autorelease];
// use stringValue in the background now

我們還可以使用更好的方法來完成這件事——使用更“異步”的風(fēng)格前计。不同于取界面層的值時要阻塞后臺線程胞谭，你可以使用嵌套的block來中止后臺線程，然后從主線程中獲取值残炮，然后再將后期處理提交至后臺線程：

    dispatch_queue_t bgQueue = myQueue;
    dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
        NSString *stringValue = [[[textField stringValue] copy] autorelease];
        dispatch_async(bgQueue, ^{
            // use stringValue in the background now
        });
    });

取決于你的需求韭赘，myQueue可以是用戶隊(duì)列也可以使全局隊(duì)列缩滨。

不再使用鎖（Lock）

用戶隊(duì)列可以用于替代鎖來完成同步機(jī)制势就。在傳統(tǒng)多線程編程中，你可能有一個對象要被多個線程使用脉漏，你需要一個鎖來保護(hù)這個對象

    NSLock *lock;

訪問代碼會像這樣：

- (id)something
{
    id localSomething;
    [lock lock];
    localSomething = [[something retain] autorelease];
    [lock unlock];
    return localSomething;
}
 
- (void)setSomething:(id)newSomething
{
    [lock lock];
    if(newSomething != something)
    {
        [something release];
        something = [newSomething retain];
        [self updateSomethingCaches];
    }
    [lock unlock];
}

使用GCD苞冯，可以使用queue來替代：

dispatch_queue_t queue;

要用于同步機(jī)制，queue必須是一個用戶隊(duì)列(從OS X v10.7和iOS 4.3開始侧巨，還必須指定為DISPATCH_QUEUE_SERIAL)舅锄，而非全局隊(duì)列，所以使用dispatch_queue_create初始化一個司忱。然后可以用dispatch_async 或者 dispatch_sync將共享數(shù)據(jù)的訪問代碼封裝起來：

- (id)something
{
    __block id localSomething;
    dispatch_sync(queue, ^{
        localSomething = [something retain];
    });
    return [localSomething autorelease];
}
 
- (void)setSomething:(id)newSomething
{
    dispatch_async(queue, ^{
        if(newSomething != something)
        {
            [something release];
            something = [newSomething retain];
            [self updateSomethingCaches];
        }
    });
}

值得注意的是dispatch queue是非常輕量級的皇忿，所以你可以大用特用畴蹭，就像你以前使用lock一樣。

現(xiàn)在你可能要問：“這樣很好鳍烁，但是有意思嗎叨襟？我就是換了點(diǎn)代碼辦到了同一件事兒♂；模”

實(shí)際上糊闽，使用GCD途徑有幾個好處：

平行計(jì)算: 注意在第二個版本的代碼中， -setSomething:是怎么使用dispatch_async的爹梁。調(diào)用 -setSomething:會立即返回右犹，然后這一大堆工作會在后臺執(zhí)行。如果updateSomethingCaches是一個很費(fèi)時費(fèi)力的任務(wù)姚垃，且調(diào)用者將要進(jìn)行一項(xiàng)處理器高負(fù)荷任務(wù)念链，那么這樣做會很棒。

安全: 使用GCD积糯，我們就不可能意外寫出具有不成對Lock的代碼钓账。在常規(guī)Lock代碼中，我們很可能在解鎖之前讓代碼返回了絮宁。使用GCD梆暮，隊(duì)列通常持續(xù)運(yùn)行，你必將歸還控制權(quán)绍昂。

控制: 使用GCD我們可以掛起和恢復(fù)dispatch queue啦粹，而這是基于鎖的方法所不能實(shí)現(xiàn)的。我們還可以將一個用戶隊(duì)列指向另一個dspatch queue窘游，使得這個用戶隊(duì)列繼承那個dispatch queue的屬性唠椭。使用這種方法，隊(duì)列的優(yōu)先級可以被調(diào)整——通過將該隊(duì)列指向一個不同的全局隊(duì)列忍饰，若有必要的話贪嫂，這個隊(duì)列甚至可以被用來在主線程上執(zhí)行代碼。

集成: GCD的事件系統(tǒng)與dispatch queue相集成艾蓝。對象需要使用的任何事件或者計(jì)時器都可以從該對象的隊(duì)列中指向力崇，使得這些句柄可以自動在該隊(duì)列上執(zhí)行，從而使得句柄可以與對象自動同步赢织。

總結(jié)

現(xiàn)在你已經(jīng)知道了GCD的基本概念亮靴、怎樣創(chuàng)建dispatch queue、怎樣提交Job至dispatch queue以及怎樣將隊(duì)列用作線程同步于置。接下來我會向你展示如何使用GCD來編寫平行執(zhí)行代碼來充分利用多核系統(tǒng)的性能^ ^茧吊。我還會討論GCD更深層的東西，包括事件系統(tǒng)和queue targeting。