Apple從OS X 10.4和iOS 4以后開(kāi)始支持block，相對(duì)于delegate，block有很多便捷之處，使得代碼更簡(jiǎn)潔，可讀性更強(qiáng)。但是如果使用不當(dāng)，則會(huì)造成很多問(wèn)題。本文結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)和《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X: with ARC, Grand Central Dispatch, and Blocks》書(shū)中的知識(shí)點(diǎn)，介紹block的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
block語(yǔ)法
我們通過(guò)以下圖來(lái)了解block的語(yǔ)法，圖片來(lái)自這里
我們來(lái)看看上面的圖，代碼如下
int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
return num * multiplier;
};
根據(jù)圖中的解釋，我們從左向右來(lái)看，該block返回值為int類(lèi)型，'^'符號(hào)聲明一個(gè)名為myblock的block，該block有一個(gè)int類(lèi)型的入?yún)ⅲ忍?hào)右邊則為block的定義，block有一個(gè)名為num的int類(lèi)型的入?yún)ⅲ?code>{return num * multiplier;};則為該block的block實(shí)現(xiàn)部分。
該block的調(diào)用方法如下，看起來(lái)像C的函數(shù)調(diào)用。
int result = myBlock(2); //reslut = 14;
我們來(lái)看看復(fù)雜一點(diǎn)的情況：
- (void)startWithBlock:(void(^)())block {
block();
}
- (void)testBlock {
NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
[self startWithBlock:^{
NSLog(@"%@",strBlock);
}];
}
控制臺(tái)輸出
NSStackBlock
以上代碼，新手看起來(lái)可能是會(huì)有些費(fèi)勁的。我們一步一步來(lái)，首先，我們調(diào)用testBlock函數(shù)，在該函數(shù)中，
^{
NSLog(@"%@",strBlock);
}];
該代碼塊實(shí)際上是傳給了startWithBlock函數(shù)的參數(shù)block，當(dāng)執(zhí)行startWithBlock函數(shù)時(shí)，調(diào)用block()，實(shí)際上就是執(zhí)行了以上代碼塊。
使用typedef定義block類(lèi)型
以上代碼可以通過(guò)typedef來(lái)定義block，以便閱讀，如下
typedef int (^myBlock)(int num);
在定義某個(gè)block類(lèi)型時(shí)，可以使用
myBlock aBlock = ^(int num) {
//Implemention
};
這樣看起來(lái)，要比之前簡(jiǎn)單得多。
block捕獲外部變量
block內(nèi)可以訪問(wèn)block之前定義的變量：
int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
return num * multiplier;
};
int result = myBlock(2); //reslut = 14;
但是，如果想在block內(nèi)部改變multiplier的值，編輯器則會(huì)報(bào)錯(cuò)
int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
multiplier = 5;
return num * multiplier;
};
編輯器會(huì)提示: 變量不能被賦值，需要加上__block修飾符
error: variable is not assignable (missing __block type specifier)
此時(shí)，需要將該變量使用__block修飾：
__block int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
multiplier = 5;
return num * multiplier;
};
如果multiplier變量是static、static global或者global變量，則不需要添加__block，該值也是可以在block內(nèi)部修改的。
static int multiplier = 7;
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
multiplier = 5;
return num * multiplier;
};
因?yàn)閟tatic、static global或者global變量都是存儲(chǔ)在內(nèi)存中的全局區(qū)（靜態(tài)區(qū)），對(duì)于這三種類(lèi)型變量，block內(nèi)部是捕獲了其指針，則可以直接訪問(wèn)修改；而對(duì)于之前的臨時(shí)變量，block則只是捕獲了該變量的值，無(wú)法修改到外部的變量。
block內(nèi)部還可以訪問(wèn)類(lèi)的實(shí)例變量和self變量
@interface EOCClass : NSObject
@property (nonatomic, copy) NSString *anInstanceVariable;
@end
@implementation EOCClass
- (void)anInstanceMethod {
void (^someBlock)() = ^ {
self.anInstanceVariable = @"Something";
};
someBlock();
NSLog(@"self.aninstanceVaraible = %@", self.anInstanceVariable);
//self.aninstanceVaraible = Something
}
@end
block的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
block 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義如下（圖片來(lái)自 這里)：
對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)體定義如下：
struct Block_descriptor {
unsigned long int reserved;
unsigned long int size;
void (*copy)(void *dst, void *src);
void (*dispose)(void *);
};
struct Block_layout {
void *isa;
int flags;
int reserved;
void (*invoke)(void *, ...);
struct Block_descriptor *descriptor;
/* Imported variables. */
};
從上面代碼看出，一個(gè) block 實(shí)例實(shí)際上由 6 部分構(gòu)成：
-
isa指針：指向該block類(lèi)型的類(lèi)的指針,
每個(gè)Objective-C對(duì)象，都有一個(gè)isa指針，指向?qū)ο蟮念?lèi)，而Class里也有個(gè)isa的指針, 指向meteClass(元類(lèi))。元類(lèi)保存了類(lèi)方法的列表。元類(lèi)也有isa指針,它的isa指針最終指向的是一個(gè)根元類(lèi)(root meteClass)。根元類(lèi)的isa指針指向本身。如下圖
圖片來(lái)自《Pro Multithreading and Memory Management for iOS and OS X: with ARC, Grand Central Dispatch, and Blocks》
對(duì)于block，isa指針可以指向
_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteMallocBlock、_NSConcreteGlobalBlock這三種類(lèi)型 flags：按bit位表示一些block的附加信息，比如判斷block類(lèi)型、判斷block引用計(jì)數(shù)、判斷block是否需要執(zhí)行輔助函數(shù)等。
reserved：保留變量，我的理解是表示block內(nèi)部的變量數(shù)。
invoke：函數(shù)指針，指向block的實(shí)現(xiàn)代碼地址。
descriptor：指向結(jié)構(gòu)體的指針，block的附加描述信息，比如保留變量數(shù)、block的大小、copy和dispose輔助函數(shù)的函數(shù)指針指針
copy函數(shù)為當(dāng)block執(zhí)行copy操作或者當(dāng)block從棧上拷貝到堆上時(shí)調(diào)用，dispose函數(shù)則是block在堆上釋放時(shí)調(diào)用。variables：block內(nèi)部捕獲的對(duì)象，如
void (^blk)(void) = ^{print(fmt,val)};
此時(shí)，variables中則為fmt和val這兩個(gè)變量
block的類(lèi)型
block有_NSConcreteStackBlock、_NSConcreteMallocBlock、_NSConcreteGlobalBlock這三種類(lèi)型。
三種block在內(nèi)存中存儲(chǔ)位置如下圖
block類(lèi)型的區(qū)分
以下情況，block為_NSConcreteGlobalBlock類(lèi)型
- block內(nèi)部只使用了全局變量
- block內(nèi)部沒(méi)有使用任何外部的局部變量
除了以上兩種情況，其他的block為_NSConcreteStackBlock類(lèi)型。
而對(duì)于_NSConcreteMallocBlock，只有當(dāng)_NSConcreteStackBlock類(lèi)型的block執(zhí)行copy操作（手動(dòng)或者系統(tǒng)執(zhí)行）時(shí)，該block才會(huì)是_NSConcreteMallocBlock類(lèi)型
我們來(lái)看看代碼，直觀的看看這三種類(lèi)型的block
-
_NSConcreteGlobalBlock
由類(lèi)型名字可以得知，該block是存儲(chǔ)在在內(nèi)存中全局區(qū)的。
void (^block)() = ^{
NSLog(@"This is a global block");
};
NSLog(@"%@",block);
控制臺(tái)輸出
<__NSGlobalBlock__: 0x104fd52d0>
或者
int globalVal = 1; //此處為全局變量
int (^myBlock)(int) = ^(int num) {
return num * globalVal;
};
NSLog(@"%@",block);
控制臺(tái)輸出
<__NSGlobalBlock__: 0x104fd5310>
該block所需要的全部信息都能在編譯期確定。該block是全局存在的，相當(dāng)于單例了。
-
_NSConcreteStackBlock
由該類(lèi)型的名字可以看出，該block所占的內(nèi)存區(qū)域是分配在棧（stack）中的。也就是說(shuō)，塊只在定義它的那個(gè)范圍內(nèi)（作用域）內(nèi)有效。如下面代碼：
int multiplier = 7;
NSLog(@"%@",^(int num) {
return num * multiplier;
};);
控制臺(tái)輸出
<__NSStackBlock__: 0x7fff59615a18>
以上代碼，block內(nèi)部捕獲了multiplier這個(gè)外部的局部變量，所以是_NSConcreteStackBlock類(lèi)型。
因?yàn)樵揵lock存在在棧上，在超過(guò)block的作用域時(shí)，該block就會(huì)被系統(tǒng)釋放，就有可能會(huì)出現(xiàn)block內(nèi)部的代碼還沒(méi)有走完，就被釋放掉的情況。對(duì)于這種情況，應(yīng)該對(duì)block執(zhí)行copy操作，將block復(fù)制到堆上。
注：在ARC下，系統(tǒng)在大部分情況下，會(huì)將block從棧上復(fù)制到堆上，這個(gè)后面會(huì)細(xì)說(shuō)
-
_NSConcreteMallocBlock
對(duì)以上代碼中的block執(zhí)行copy操作，block就變成了_NSConcreteMallocBlock類(lèi)型，如下
int multiplier = 7;
NSLog(@"mallocBlock:%@",[^(int num) {
return num * multiplier;
} copy]);
控制臺(tái)輸出
<__NSMallocBlock__: 0x6000000486a0>
拷貝到堆后,block的生命周期就與一般的OC對(duì)象一樣了。
ARC 下 block 的自動(dòng)拷貝和手動(dòng)拷貝
ARC下，以下幾種情況，系統(tǒng)會(huì)將block從棧上自動(dòng)復(fù)制到堆上
- 當(dāng) block 作為函數(shù)返回值返回時(shí)；
- 當(dāng) block 被賦值給
__strong修飾的 id 類(lèi)型的對(duì)象或 block 對(duì)象時(shí)； - 當(dāng) block 作為參數(shù)被傳入方法名帶有 usingBlock 的 Cocoa Framework 方法或 GCD 的 API 時(shí)(比如使用NSArray的enumerateObjectsUsingBlock和GCD的dispatch_async方法時(shí)，其block不需要我們手動(dòng)執(zhí)行copy操作)
注：系統(tǒng)方法內(nèi)部對(duì)block進(jìn)行了copy操作
因?yàn)樵贏RC下，對(duì)象默認(rèn)是用__strong修飾的，所以大部分情況下編譯器都會(huì)將 block從棧自動(dòng)復(fù)制到堆上，除了以下情況
- block 作為方法或函數(shù)的參數(shù)傳遞時(shí)，編譯器不會(huì)自動(dòng)調(diào)用 copy 方法；
- block 作為臨時(shí)變量，沒(méi)有賦值給其他block
看看代碼
block作為函數(shù)的返回值，如下
- (void(^)())blockReturn {
NSString *strBlock = @"NSMallocBlock";
return ^(){
NSLog(@"%@",strBlock);
};
}
NSLog(@"%@",[self blockReturn]);
控制臺(tái)輸出
<__NSMallocBlock__: 0x7fa161f081f0>
block賦值給強(qiáng)引用block
typedef void(^block)();
NSString *strBlock = @"NSMallocBlock";
block mallocBlock = ^(){
NSLog(@"%@",strBlock);
};
NSLog(@"%@",mallocBlock);
控制臺(tái)輸出
<__NSMallocBlock__: 0x7fedd0d26110>
將block作為臨時(shí)變量
NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
NSLog(@"%@",^(){
NSLog(@"%@",strBlock);
});
控制臺(tái)輸出
<__NSStackBlock__: 0x7fff563aa9b0>
block作為函數(shù)參數(shù)
- (void)startWithBlock:(void(^)())block {
NSLog(@"%@",block);
}
- (void)testBlock {
NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
[self startWithBlock:^{
NSLog(@"%@",strBlock);
}];
}
執(zhí)行testBlock方法，控制臺(tái)輸出
<__NSStackBlock__: 0x7fff563aa988>
此處可能會(huì)有疑問(wèn)：既然當(dāng)block作為函數(shù)參數(shù)時(shí)為_NSConcreteStackBlock類(lèi)型，超出其作用域時(shí)，block會(huì)被釋放掉，那會(huì)不會(huì)出現(xiàn)函數(shù)先退出了，block還是沒(méi)有執(zhí)行完畢的？
經(jīng)過(guò)我測(cè)試，我發(fā)現(xiàn)，其實(shí)在函數(shù)中，在block執(zhí)行完畢前，函數(shù)是不會(huì)退出的。因?yàn)楹瘮?shù)中按順序執(zhí)行的，函數(shù)中block后的代碼會(huì)等待block執(zhí)行完畢，所以在block塊代碼未執(zhí)行完畢時(shí)，該函數(shù)不會(huì)退出，從而沒(méi)有超過(guò)block的作用域，block不會(huì)被釋放。看下面的例子就可以明白了。
- (void)startWithBlock:(void(^)())block {
block();
NSLog(@"%@",block);
}
- (void)testBlock {
NSString *strBlock = @"NSStackBlock";
[self startWithBlock:^{
NSLog(@"%@",strBlock);
}];
}
控制臺(tái)輸出
NSStackBlock
<__NSStackBlock__: 0x7fff54ba4a20>
從打印結(jié)果可以看出，當(dāng)我們執(zhí)行startWithBlock函數(shù)時(shí)，先是執(zhí)行了block內(nèi)的代碼，再是執(zhí)行函數(shù)中block后的代碼，所以可以保證block執(zhí)行完畢。
可能，還有人會(huì)問(wèn)，如果把block()放在子線程中執(zhí)行呢，這樣就不是按順序執(zhí)行了，在block塊代碼執(zhí)行之前，函數(shù)就退出了，這樣是不是block就不能執(zhí)行完畢呢？
其實(shí)，把block放子線程中，無(wú)非是通過(guò)GCD和performSelectorInBackground方法，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)GCD的block進(jìn)copy操作，而performSelectorInBackground需要傳一個(gè)selector，又相當(dāng)于走進(jìn)了函數(shù)里，還是按順序執(zhí)行了，函數(shù)還是會(huì)等待block執(zhí)行完畢。
針對(duì)不同block類(lèi)型的copy、retain、release操作
- 對(duì)block不管是retain、copy、release都不會(huì)改變引用計(jì)數(shù)retainCount，retainCount始終是1；
- 針對(duì)NSConcreteGlobalBlock：retain、copy、release操作都無(wú)效；
- 針對(duì)NSConcreteStackBlock：retain、release操作無(wú)效
注意的是，NSConcreteStackBlock離開(kāi)其作用域后，該block內(nèi)存將被回收，即使retain也沒(méi)用。容易犯的錯(cuò)誤是[[mutableAarry addObject:stackBlock]，在stackBlock離開(kāi)其作用域失效后，從mutableAarry中取到的stackBlock已經(jīng)被回收，變成了野指針。正確的做法是先將stackBlock copy到堆上，然后加入數(shù)組：[mutableAarry addObject:[stackBlock copy]]。 - NSConcreteMallocBlock支持retain、release，雖然retainCount始終是1，但內(nèi)存管理器中仍然會(huì)增加、減少計(jì)數(shù)。copy之后不會(huì)生成新的對(duì)象，只是增加了一次引用，類(lèi)似retain；
注：盡量不要對(duì)block使用retain操作。因?yàn)閺纳峡梢钥闯觯瑀etain操作對(duì)）_NSConcreteStackBlock并沒(méi)有效果，這樣會(huì)誤以為retain生效了，在后續(xù)調(diào)用block的時(shí)候，其實(shí)block早就被釋放了，從而導(dǎo)致crash
block循環(huán)引用問(wèn)題
可以使用__weak、__unsafe_unretained、__block修飾詞修飾被block持有的對(duì)象來(lái)打破循環(huán)，還有就是在block執(zhí)行完畢的時(shí)候，將block置nil的方法。具體細(xì)節(jié)這里就不講了，有興趣的童鞋可以看看我簡(jiǎn)書(shū)上寫(xiě)了另一篇文章。
