深入浅出 Cocoa 多线程编程之 block 与 dispatch quene

例:

定义：

+(GTMHTTPFetcher *)beginUploadImage:(NSString *)imageName data:(NSData *)imageData forSuccess:(void (^)(NSString *imgsrc))successHandler forError:(void (^)(NSError *error))errorHandler;

+(GTMHTTPFetcher *)beginUploadImage:(NSString *)imageName data:(NSData *)imageData forSuccess:(void (^)(NSString *imgsrc))successHandler forError:(void (^)(NSError *error))errorHandler

{

   // fetchURL       

    if(!error) {

       NSString *imageSrc = [[NSStringalloc]initWithData:dataencoding:NSUTF8StringEncoding];

        successHandler(imageSrc);

        [imageSrc release];

    } else {

        errorHandler(error);

    }

return fetcher;

}

调用：

[CodoonNetAPIbeginUploadImage:self.imageFileNamedata:imageData forSuccess:^(NSString *imgsrc) {

            [selfpublishStatus:imageData];

        } forError:^(NSError *error) {

            [selfrequestFaildWithError:error];

        }];

深入浅出 Cocoa 多线程编程之 block 与 dispatch quene 
罗朝辉(http://www.cppblog.com/kesalin) 
CC 许可，转载请注明出处 
block 是 Apple 在 GCC 4.2 中扩充的新语法特性，其目的是支持多核并行编程。我们可以将 dispatch_queue 与 block 结合起来使用，方便进行多线程编程。 
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1，实验工程准备 
在 XCode 4.0 中，我们建立一个 Mac OS X Application 类型的 Command Line Tool，在 Type 里面我们选择 Foundation 就好，工程名字暂且为 StudyBlocks.默认生成的工程代码 main.m 内容如下： 
int main (int argc, const char * argv[]) 
{ 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 

    // insert code here 
    NSLog(@"Hello, World!"); 

    [pool drain]; 
    return 0; 
} 


2，如何编写 block 
在自动生成的工程代码中，默认打印一条语句"Hello, World!"，这个任务可以不可以用 block 语法来实现呢？答案是肯定的，请看： 
    void (^aBlock)(void) = ^(void){ NSLog(@"Hello, World!"); }; 
    aBlock(); 

用上面的这两行语句替换 main.m 中的 NSLog(@"Hello, World!"); 语句，编译运行，结果是一样的。 
这两行语句是什么意思呢？首先，等号左边的 void (^aBlock)(void) 表示声明了一个 block，这个 block 不带参数(void)且也无返回参数(void)；等号右边的 ^(void){ } 结构表示一个 block 的实现体，至于这个 block 具体要做的事情就都在 {} 之间了。在这里我们仅仅是打印一条语句。整个语句就是声明一个 block，并对其赋值。第二个语句就是调用这个 block 做实际的事情，就像我们调用函数一样。block 很有点像 C++0X 中的 Lambda 表达式。 
我们也可以这么写： 
    void (^aBlock)(void) = 0; 
    aBlock = ^(void) { 
        NSLog(@"Hello, World!"); 
    }; 

    aBlock(); 

现在我们知道了一个 block 该如何编写了，那么 block 数组呢？也很简单，请看： 
    void (^blocks[2])(void) = { 
        ^(void){ NSLog(@" >> This is block 1!"); }, 
        ^(void){ NSLog(@" >> This is block 2!"); } 
    }; 
    
    blocks[0](); 
    blocks[1](); 


谨记！ 
block 是分配在 stack 上的，这意味着我们必须小心里处理 block 的生命周期。 
比如如下的做法是不对的，因为 stack 分配的 block 在 if 或 else 内是有效的，但是到大括号 } 退出时就可能无效了： 
   dispatch_block_t block; 
  
   if (x) { 
       block = ^{ printf("true\n"); }; 
   } else { 
       block = ^{ printf("false\n"); }; 
   } 
   block(); 

上面的代码就相当于下面这样的 unsafe 代码： 
   if (x) { 
       struct Block __tmp_1 = ; // setup details 
       block = &__tmp_1; 
   } else { 
       struct Block __tmp_2 = ; // setup details 
       block = &__tmp_2; 
   } 


3，如何在 block 中修改外部变量 
考虑到 block 的目的是为了支持并行编程，对于普通的 local 变量，我们就不能在 block 里面随意修改（原因很简单，block 可以被多个线程并行运行，会有问题的），而且如果你在 block 中修改普通的 local 变量，编译器也会报错。那么该如何修改外部变量呢？有两种办法，第一种是可以修改 static 全局变量；第二种是可以修改用新关键字 __block 修饰的变量。请看： 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    
    __block int blockLocal  = 100; 
    static int staticLocal  = 100; 
    
    void (^aBlock)(void) = ^(void){ 
        NSLog(@" >> Sum: %d\n", global + staticLocal); 
        
        global++; 
        blockLocal++; 
        staticLocal++; 
    }; 
    
    aBlock(); 

    NSLog(@"After modified, global: %d, block local: %d, static local: %d\n", global, blockLocal, staticLocal); 

    [pool drain]; 

执行之后，值均为：101 

相似的情况，我们也可以引用 static block 或 __block block。比如我们可以用他们来实现 block 递归： 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    
    // 1 
    void (^aBlock)(int) = 0; 
    static void (^ const staticBlock)(int) = ^(int i) { 
        if (i > 0) { 
            NSLog(@" >> static %d", i); 
            staticBlock(i - 1); 
        } 
    }; 
    
    aBlock = staticBlock; 
    aBlock(5); 
    
    // 2 
    __block void (^blockBlock)(int); 
    blockBlock = ^(int i) { 
        if (i > 0) { 
            NSLog(@" >> block %d", i); 
            blockBlock(i - 1); 
        } 
    }; 
    
    blockBlock(5); 
    
    [pool drain]; 


4，上面我们介绍了 block 及其基本用法，但还没有涉及并行编程。 block 与 Dispatch Queue 分发队列结合起来使用，是 iOS 中并行编程的利器。请看代码： 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    
    initData(); 
    
    // create dispatch queue 
    // 
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks", NULL); 
    
    dispatch_async(queue, ^(void) { 
        int sum = 0; 
        for(int i = 0; i < Length; i++) 
            sum += data[i]; 
        
        NSLog(@" >> Sum: %d", sum); 
        
        flag = YES; 
    }); 
    
    // wait util work is done. 
    // 
    while (!flag); 
    dispatch_release(queue); 
    
    [pool drain]; 


上面的 block 仅仅是将数组求和。首先，我们创建一个串行分发队列，然后将一个 block 任务加入到其中并行运行，这样 block 就会在新的线程中运行，直到结束返回主线程。在这里要注意 flag 的使用。flag 是 static 的，所以我们可以 block 中修改它。 语句 while (!flag); 的目的是保证主线程不会 blcok 所在线程之前结束。 
dispatch_queue_t 的定义如下： 
typedef void (^dispatch_block_t)( void); 
这意味着加入 dispatch_queue 中的 block 必须是无参数也无返回值的。 

dispatch_queue_create 的定义如下： 
dispatch_queue_t dispatch_queue_create(const char *label, dispatch_queue_attr_t attr); 
这个函数带有两个参数：一个用于标识 dispatch_queue 的字符串；一个是保留的 dispatch_queue 属性，将其设置为 NULL 即可。 

我们也可以使用 
dispatch_queue_t dispatch_get_global_queue(long priority, unsigned long flags); 
来获得全局的 dispatch_queue，参数 priority 表示优先级，值得注意的是：我们不能修改该函数返回的 dispatch_queue。 
dispatch_async 函数的定义如下： 
void dispatch_async(dispatch_queue_t queue, dispatch_block_t block); 
它是将一个 block 加入一个 dispatch_queue，这个 block 会再其后得到调度时，并行运行。 
相应的 dispatch_sync 函数就是同步执行了，一般很少用到。比如上面的代码如果我们修改为 dispatch_sync，那么就无需编写 flag 同步代码了。 

5，dispatch_queue 的运作机制及线程间同步 
我们可以将许多 blocks 用 dispatch_async 函数提交到到 dispatch_queue 串行运行。这些 blocks 是按照 FIFO(先入先出)规则调度的，也就是说，先加入的先执行，后加入的一定后执行，但在某一个时刻，可能有多个 block 同时在执行。 
在上面的例子中，我们的主线程一直在轮询 flag 以便知晓 block 线程是否执行完毕，这样做的效率是很低的，严重浪费 CPU 资源。我们可以使用一些通信机制来解决这个问题，如：semaphore（信号量）。 semaphore 的原理很简单，就是生产-消费模式，必须生产一些资源才能消费，没有资源的时候，那我就啥也不干，直到资源就绪。 

下面来看代码： 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    
    initData(); 
    
    // Create a semaphore with 0 resource 
    // 
    __block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0); 
    
    // create dispatch semaphore 
    // 
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks", NULL); 
    
    dispatch_async(queue, ^(void) { 
        int sum = 0; 
        for(int i = 0; i < Length; i++) 
            sum += data[i]; 
        
        NSLog(@" >> Sum: %d", sum); 
        
        // signal the semaphore: add 1 resource 
        // 
        dispatch_semaphore_signal(sem); 
    }); 
    
    // wait for the semaphore: wait until resource is ready. 
    // 
    dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER); 
    
    dispatch_release(sem); 
    dispatch_release(queue); 
    
    [pool drain]; 

首先我们创建一个 __block semaphore，并将其资源初始值设置为 0 (不能少于 0)，在这里表示任务还没有完成，没有资源可用主线程不要做事情。然后在 block 任务完成之后，使用 dispatch_semaphore_signal 增加 semaphore 计数（可理解为资源数），表明任务完成，有资源可用主线程可以做事情了。而主线程中的 dispatch_semaphore_wait 就是减少 semaphore 的计数，如果资源数少于 0，则表明资源还可不得，我得按照FIFO（先等先得）的规则等待资源就绪，一旦资源就绪并且得到调度了，我再执行。 
6 示例： 
下面我们来看一个按照 FIFO 顺序执行并用 semaphore 同步的例子：先将数组求和再依次减去数组。 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    
    initData(); 
    
    __block int sum = 0; 

    // Create a semaphore with 0 resource 
    // 
    __block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0); 
    __block dispatch_semaphore_t taskSem = dispatch_semaphore_create(0); 
    
    // create dispatch semaphore 
    // 
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks", NULL); 
    
    dispatch_block_t task1 = ^(void) { 
        int s = 0; 
        for (int i = 0; i < Length; i++) 
            s += data[i]; 
        sum = s; 
        
        NSLog(@" >> after add: %d", sum); 

        dispatch_semaphore_signal(taskSem); 
    }; 
    
    dispatch_block_t task2 = ^(void) { 
        dispatch_semaphore_wait(taskSem, DISPATCH_TIME_FOREVER); 
        
        int s = sum; 
        for (int i = 0; i < Length; i++) 
            s -= data[i]; 
        sum = s; 

        NSLog(@" >> after subtract: %d", sum); 
        dispatch_semaphore_signal(sem); 
    }; 
    
    dispatch_async(queue, task1); 
    dispatch_async(queue, task2); 
    
    // wait for the semaphore: wait until resource is ready. 
    // 
    dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER); 
    
    dispatch_release(taskSem); 
    dispatch_release(sem); 
    dispatch_release(queue); 
    
    [pool drain]; 

在上面的代码中，我们利用了 dispatch_queue 的 FIFO 特性，确保 task1 先于 task2 执行，而 task2 必须等待直到 task1 执行完毕才开始干正事，主线程又必须等待 task2 才能干正事。 这样我们就可以保证先求和，再相减，然后再让主线程运行结束这个顺序。 
7，使用 dispatch_apply 进行并发迭代： 
对于上面的求和操作，我们也可以使用 dispatch_apply 来简化代码的编写： 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    
    initData(); 
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0); 
    
    __block int sum = 0; 
    __block int *pArray = data; 
    
    // iterations 
    // 
    dispatch_apply(Length, queue, ^(size_t i) { 
        sum += pArray[i]; 
    }); 
    
    NSLog(@" >> sum: %d", sum); 

    dispatch_release(queue); 

    [pool drain]; 

注意这里使用了全局 dispatch_queue。 
dispatch_apply 的定义如下： 
dispatch_apply(size_t iterations, dispatch_queue_t queue, void (^block)(size_t)); 
参数 iterations 表示迭代的次数，void (^block)(size_t) 是 block 循环体。这么做与 for 循环相比有什么好处呢？答案是：并行，这里的求和是并行的，并不是按照顺序依次执行求和的。 
8, dispatch group 
我们可以将完成一组相关任务的 block 添加到一个 dispatch group 中去，这样可以在 group 中所有 block 任务都完成之后，再做其他事情。比如 6 中的示例也可以使用 dispatch group 实现： 
    NSAutoreleasePool * pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init]; 
    
    initData(); 
    
    __block int sum = 0; 
    
    // Create a semaphore with 0 resource 
    // 
    __block dispatch_semaphore_t taskSem = dispatch_semaphore_create(0); 
    
    // create dispatch semaphore 
    // 
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks", NULL); 
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); 

    dispatch_block_t task1 = ^(void) { 
        int s = 0; 
        for (int i = 0; i < Length; i++) 
            s += data[i]; 
        sum = s; 
        
        NSLog(@" >> after add: %d", sum); 
        
        dispatch_semaphore_signal(taskSem); 
    }; 
    
    dispatch_block_t task2 = ^(void) { 
        dispatch_semaphore_wait(taskSem, DISPATCH_TIME_FOREVER); 
        
        int s = sum; 
        for (int i = 0; i < Length; i++) 
            s -= data[i]; 
        sum = s; 
        
        NSLog(@" >> after subtract: %d", sum); 
    }; 
    
    // Fork 
    dispatch_group_async(group, queue, task1); 
    dispatch_group_async(group, queue, task2); 
    
    // Join 
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER); 
    
    dispatch_release(taskSem); 
    dispatch_release(queue); 
    dispatch_release(group); 
    
    [pool drain]; 

在上面的代码中，我们使用 dispatch_group_create 创建一个 dispatch_group_t，然后使用语句：dispatch_group_async(group, queue, task1); 将 block 任务加入队列中，并与组关联，这样我们就可以使用 dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER); 来等待组中所有的 block 任务完成再继续执行。 
至此我们了解了 dispatch queue 以及 block 并行编程相关基本知识，开始在项目中运用它们吧。 
参考资料： 
Concurrency Programming Guide： 
http://developer.apple.com/library/ios/#documentation/General/Conceptual/ConcurrencyProgrammingGuide/Introduction/Introduction.html