使用GCD

什么是GCD

Grand Central Dispatch (GCD) 是 Apple 開發的一個多核編程的解決方法。該方法在 Mac OS X 10.6 雪豹中首次推出，并隨后被引入到了 iOS4.0 中。GCD 是一個替代諸如 NSThread, NSOperationQueue, NSInvocationOperation 等技術的很高效和強大的技術。
GCD 和 block 的配合使用，可以方便地進行多線程編程。

應用舉例

讓我們來看一個編程場景。我們要在 iPhone 上做一個下載網頁的功能，該功能非常簡單，就是在 iPhone 上放置一個按鈕，點擊該按鈕時，顯示一個轉動的圓圈，表示正在進行下載，下載完成之后，將內容加載到界面上的一個文本控件中。

不用 GCD 前

雖然功能簡單，但是我們必須把下載過程放到后臺線程中，否則會阻塞 UI 線程顯示。所以，如果不用 GCD, 我們需要寫如下 3 個方法：

  • someClick 方法是點擊按鈕后的代碼，可以看到我們用 NSInvocationOperation 建了一個后臺線程，并且放到 NSOperationQueue 中。后臺線程執行 download 方法。
  • download 方法處理下載網頁的邏輯。下載完成后用 performSelectorOnMainThread 執行 download_completed 方法。
  • download_completed 進行 clear up 的工作，并把下載的內容顯示到文本控件中。

這 3 個方法的代碼如下。可以看到，雖然 開始下載 -> 下載中 -> 下載完成 這 3 個步驟是整個功能的三步。但是它們卻被切分成了 3 塊。他們之間因為是 3 個方法，所以還需要傳遞數據參數。如果是復雜的應用，數據參數很可能就不象本例子中的 NSString 那么簡單了，另外，下載可能放到 Model 的類中來做，而界面的控制放到 View Controller 層來做，這使得本來就分開的代碼變得更加散落。代碼的可讀性大大降低。

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 個方法都可以放到一起，如下所示：

// 原代碼塊一 self.indicator.hidden = NO; [self.indicator startAnimating]; dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{ // 原代碼塊二 NSURL * url = [NSURL URLWithString:@"http://www.youdao.com"]; NSError * error; NSString * data = [NSString stringWithContentsOfURL:url encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error]; if (data != nil) { // 原代碼塊三 dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ [self.indicator stopAnimating]; self.indicator.hidden = YES; self.content.text = data; }); } else { NSLog(@"error when download:%@", error); } });

首先我們可以看到，代碼變短了。因為少了原來 3 個方法的定義，也少了相互之間需要傳遞的變量的封裝。

另外，代碼變清楚了，雖然是異步的代碼，但是它們被 GCD 合理的整合在一起，邏輯非常清晰。如果應用上 MVC 模式，我們也可以將 View Controller 層的回調函數用 GCD 的方式傳遞給 Modal 層，這相比以前用 @selector 的方式，代碼的邏輯關系會更加清楚。

block 的定義

block 的定義有點象函數指針，差別是用 ^ 替代了函數指針的 * 號，如下所示：

// 申明變量 (void) (^loggerBlock)(void); // 定義 loggerBlock = ^{ NSLog(@"Hello world"); }; // 調用 loggerBlock();

但是大多數時候，我們通常使用內聯的方式來定義 block，即將它的程序塊寫在調用的函數里面，例如這樣：

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ // something });
從上面大家可以看出，block 有如下特點：

  1. 程序塊可以在代碼中以內聯的方式來定義。
  2. 程序塊可以訪問在創建它的范圍內的可用的變量。

系統提供的 dispatch 方法

為了方便地使用 GCD，蘋果提供了一些方法方便我們將 block 放在主線程 或 后臺線程執行，或者延后執行。使用的例子如下：

// 后臺執行： dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ // something }); // 主線程執行： dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ // something }); // 一次性執行： static dispatch_once_t onceToken; dispatch_once(&onceToken, ^{ // code to be executed once }); // 延遲 2 秒執行： 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 也可以自己定義，如要要自定義 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 還有一些高級用法，例如讓后臺 2 個線程并行執行，然后等 2 個線程都結束后，再匯總執行結果。這個可以用 dispatch_group, dispatch_group_async 和 dispatch_group_notify 來實現，示例如下：

dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{ // 并行執行的線程一 }); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{ // 并行執行的線程二 }); dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{ // 匯總結果 });

修改 block 之外的變量

默認情況下，在程序塊中訪問的外部變量是復制過去的，即寫操作不對原變量生效。但是你可以加上 __block 來讓其寫操作生效，示例代碼如下：

__block int a = 0; void (^foo)(void) = ^{ a = 1; } foo(); // 這里，a 的值被修改為 1

后臺運行

使用 block 的另一個用處是可以讓程序在后臺較長久的運行。在以前，當 app 被按 home 鍵退出后，app 僅有最多 5 秒鐘的時候做一些保存或清理資源的工作。但是應用可以調用 UIApplication 的beginBackgroundTaskWithExpirationHandler方法，讓 app 最多有 10 分鐘的時間在后臺長久運行。這個時間可以用來做清理本地緩存，發送統計數據等工作。
讓程序在后臺長久運行的示例代碼如下：

// AppDelegate.h 文件 @property (assign, nonatomic) UIBackgroundTaskIdentifier backgroundUpdateTask; // AppDelegate.m 文件 -(void)applicationDidEnterBackground:(UIApplication *)application { [self beingBackgroundUpdateTask]; // 在這里加上你需要長久運行的代碼 [self endBackgroundUpdateTask]; } -(void)beingBackgroundUpdateTask { self.backgroundUpdateTask = [[UIApplication sharedApplication] beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:^{ [self endBackgroundUpdateTask]; }]; } -(void)endBackgroundUpdateTask { [[UIApplication sharedApplication] endBackgroundTask: self.backgroundUpdateTask]; self.backgroundUpdateTask = UIBackgroundTaskInvalid; }

總結

總體來說，GCD 能夠極大地方便開發者進行多線程編程。大家應該盡量使用 GCD 來處理后臺線程和 UI 線程的交互。

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