GCD實現同步方法

在iOS多線程中咱們知道NSOperationQueue操做隊列能夠直接使用addDependency函數設置操做之間的依賴關係實現線程同步，還可使用setMaxConcurrentOperationCount函數直接設置最大併發數量。那麼在GCD中又是如何實現線程同步和控制最大併發數量的呢？

事實上在以前的問題中咱們已經提到了GCD實現線程同步的兩種方法了，一種是組隊列（dispatch_group_t）,另外一種是dispatch_barrier_(a)sync，都是等待前面的任務完成後再執行某個任務。除此以外另一種實現線程同步的方法是信號量機制。

GCD實現線程同步的方法：

組隊列（dispatch_group）：

舉一個例子：用戶下載一個圖片，圖片很大，須要分紅不少份進行下載，使用GCD應該如何實現？使用什麼隊列？

使用Dispatch Group追加block到Global Group Queue，這些block若是所有執行完畢，就會執行經過dispatch_group_notify添加到主隊列中的block，進行圖片的合併處理。

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
dispatch_group_async(group, queue, ^{ /*加載圖片1 */ });
dispatch_group_async(group, queue, ^{ /*加載圖片2 */ });
dispatch_group_async(group, queue, ^{ /*加載圖片3 */ }); 
dispatch_group_notify(group, dispatch_get_main_queue(), ^{
        // 合併圖片… …
});

 

阻塞任務（dispatch_barrier）：

經過dispatch_barrier_async添加的操做會暫時阻塞當前隊列，即等待前面的併發操做都完成後執行該阻塞操做，待其完成後後面的併發操做纔可繼續。能夠將其比喻爲一根霸道的獨木橋，是併發隊列中的一個併發障礙點，或者說中間瓶頸，臨時阻塞並獨佔。注意dispatch_barrier_async只有在併發隊列中才能起做用，在串行隊列中隊列自己就是獨木橋，將失去其意義。

可見使用dispatch_barrier_async能夠實現相似dispatch_group_t組調度的效果,同時主要的做用是避免數據競爭，高效訪問數據。

/* 建立併發隊列 */
dispatch_queue_t concurrentQueue = dispatch_queue_create("test.concurrent.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
/* 添加兩個併發操做A和B，即A和B會併發執行 */
dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
    NSLog(@"OperationA");
});
dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
    NSLog(@"OperationB");
});
/* 添加barrier障礙操做，會等待前面的併發操做結束，並暫時阻塞後面的併發操做直到其完成 */
dispatch_barrier_async(concurrentQueue, ^(){
    NSLog(@"OperationBarrier!");
});
/* 繼續添加併發操做C和D，要等待barrier障礙操做結束才能開始 */
dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
    NSLog(@"OperationC");
});
dispatch_async(concurrentQueue, ^(){
    NSLog(@"OperationD");
});

 

2017-04-04 12:25:02.344 SingleView[12818:3694480] OperationB
2017-04-04 12:25:02.344 SingleView[12818:3694482] OperationA
2017-04-04 12:25:02.345 SingleView[12818:3694482] OperationBarrier!
2017-04-04 12:25:02.345 SingleView[12818:3694482] OperationD
2017-04-04 12:25:02.345 SingleView[12818:3694480] OperationC

 

信號量機制（dispatch_semaphore）：

信號量機制主要是經過設置有限的資源數量來控制線程的最大併發數量以及阻塞線程實現線程同步等。

GCD中使用信號量須要用到三個函數：

• dispatch_semaphore_create用來建立一個semaphore信號量並設置初始信號量的值；
• dispatch_semaphore_signal發送一個信號讓信號量增長1（對應PV操做的V操做）；
• dispatch_semaphore_wait等待信號使信號量減1（對應PV操做的P操做）；

那麼如何經過信號量來實現線程同步呢？下面介紹使用GCD信號量來實現任務間的依賴和最大併發任務數量的控制。

使用信號量實現任務2依賴於任務1，即任務2要等待任務1結束纔開始執行:

方法很簡單，建立信號量並初始化爲0，讓任務2執行前等待信號，實現對任務2的阻塞。而後在任務1完成後再發送信號，從而任務2得到信號開始執行。須要注意的是這裏任務1和2都是異步提交的，若是沒有信號量的阻塞，任務2是不會等待任務1的,實際上這裏使用信號量實現了兩個任務的同步。

/* 建立一個信號量 */
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);

/* 任務1 */
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    /* 耗時任務1 */
    NSLog(@"任務1開始");
    [NSThread sleepForTimeInterval:3];
    NSLog(@"任務1結束");
    /* 任務1結束，發送信號告訴任務2能夠開始了 */
    dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});

/* 任務2 */
dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    /* 等待任務1結束得到信號量, 無限等待 */
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    /* 若是得到信號量則開始任務2 */
    NSLog(@"任務2開始");
    [NSThread sleepForTimeInterval:3];
    NSLog(@"任務2結束");
});
[NSThread sleepForTimeInterval:10];

 

經過打印的時間能夠看到任務2是在任務1結束後緊接着執行的：

2017-06-02 21:21:37.777156+0800 OC[6869:324518] 任務1開始
2017-06-02 21:21:40.782648+0800 OC[6869:324518] 任務1結束
2017-06-02 21:21:40.782829+0800 OC[6869:324519] 任務2開始
2017-06-02 21:21:43.788198+0800 OC[6869:324519] 任務2結束

 

經過信號量控制最大併發數量：

經過信號量控制最大併發數量的方法爲：建立信號量並初始化信號量爲想要控制的最大併發數量，例如想要保證最大併發數爲5，則信號量初始化爲5。而後在每一個新任務執行前進行P操做，等待信號使信號量減1；每一個任務結束後進行V操做，發送信號使信號量加1。這樣便可保證信號量始終在5之內，當前最多也只有5個之內的任務在併發執行。

/* 建立一個信號量並初始化爲5 */
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(5);

/* 模擬1000個等待執行的任務，經過信號量控制最大併發任務數量爲5 */
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    /* 任務i */
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        /* 耗時任務1，執行前等待信號使信號量減1 */
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"任務%d開始", i);
        [NSThread sleepForTimeInterval:10];
        NSLog(@"任務%d結束", i);
        /* 任務i結束，發送信號釋放一個資源 */
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    });
}
[NSThread sleepForTimeInterval:1000];

打印結果爲每次開啓五個併發任務
2017-06-02 21:45:27.409067+0800 OC[7234:336757] 任務1開始
2017-06-02 21:45:27.409069+0800 OC[7234:336758] 任務2開始
2017-06-02 21:45:27.409103+0800 OC[7234:336759] 任務3開始
2017-06-02 21:45:27.409268+0800 OC[7234:336761] 任務4開始
2017-06-02 21:45:27.409887+0800 OC[7234:336756] 任務0開始

2017-06-02 21:45:37.415217+0800 OC[7234:336757] 任務1結束
2017-06-02 21:45:37.415370+0800 OC[7234:336759] 任務3結束
2017-06-02 21:45:37.415217+0800 OC[7234:336761] 任務4結束
2017-06-02 21:45:37.415217+0800 OC[7234:336758] 任務2結束
2017-06-02 21:45:37.415442+0800 OC[7234:336756] 任務0結束

2017-06-02 21:45:37.415544+0800 OC[7234:336760] 任務5開始
2017-06-02 21:45:37.415548+0800 OC[7234:336762] 任務6開始
2017-06-02 21:45:37.415614+0800 OC[7234:336765] 任務9開始
2017-06-02 21:45:37.415620+0800 OC[7234:336764] 任務8開始
2017-06-02 21:45:37.415594+0800 OC[7234:336763] 任務7開始

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