ios GCD之信号量机制

一,什么是信号量机制

   抽象说:

    信号量是一个整型值并且具有一个初始计数值，并且支持两个操作：信号通知和等待。当一个信号量被信号通知，其计数会被增加。当一个线程在一个信号量上等待时，假如此时的信号量的整型值为0, 线程会被阻塞(因为等待会让信号量的整型值减一) ， 假如我们此时给这个信号量一个信号通知,使计数器大于零，然后线程会继续执行且会减少这个计数(执行等待信号,让这个计数减一)。

  简单说:

     假如将信号量,比作一个整型的变量a, 给它一个初始化值2。当a(信号量) 被信号通知时,a的值就变成了1; 当线程在a上等待了(等待有相应的方法可操作),会在线程等待之后检查a是否小于0, 假如不小于0,线程就会继续执行; 假如a为0,在信号量上等待的线程就会在此暂时停止,系统会等待其它线程让此信号量(也就是a)被信号通知(有相应的方法可操作),让其值大于0或等于0,这样等待的线程就会继续执行。当然,如果就一个线程,并且线程等待了,没有其它的线程让其信号量被信号通知,程序就会崩溃。

  举例:
      关于信号量，一般可以用停车来比喻
      停车场剩余4个车位，那么即使同时来了四辆车也能停的下。如果此时来了五辆车，那么就有一辆需要等待。

　　信号量的值就相当于剩余车位的数目，dispatch_semaphore_wait函数就相当于来了一辆车，dispatch_semaphore_signal

　　就相当于走了一辆车。停车位的剩余数目在初始化的时候就已经指明了（dispatch_semaphore_create（long value）），

　　调用一次dispatch_semaphore_signal，剩余的车位就增加一个；调用一次dispatch_semaphore_wait剩余车位就减少一个；

　　当剩余车位为0时，再来车（即调用dispatch_semaphore_wait）就只能等待。有可能同时有几辆车等待一个停车位。有些车主

　　没有耐心，给自己设定了一段等待时间，这段时间内等不到停车位就走了，如果等到了就开进去停车。而有些车主就像把车停在这，

　　所以就一直等下去。

二,信号量设计的具体函数

     dispatch_semaphore是GCD用来同步的一种方式，与他相关的共有三个函数，分别是。

    1. 创建信号量，可以设置信号量的资源数。0表示没有资源，调用dispatch_semaphore_wait会立即等待。

          dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);

    2. 等待信号，可以设置超时参数。该函数返回0表示得到通知，非0表示超时。

          dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    3. 通知信号，如果等待线程被唤醒则返回非0，否则返回0。

         dispatch_semaphore_signal(semaphore);

下面我们逐一介绍三个函数：

（1）dispatch_semaphore_create的声明为：

　　  dispatch_semaphore_t  dispatch_semaphore_create(long value);

　　  传入的参数为long，输出一个dispatch_semaphore_t类型且值为value的信号量。

　　  值得注意的是，这里的传入的参数value必须大于或等于0，否则dispatch_semaphore_create会返回NULL。

　  （关于信号量，我就不在这里累述了，网上很多介绍这个的。我们这里主要讲一下dispatch_semaphore这三个函数的用法）。

（2）dispatch_semaphore_signal的声明为：

　　  long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema)

　　 这个函数会使传入的信号量dsema的值加1；

 (3) dispatch_semaphore_wait的声明为：

　　 long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)；

　　 这个函数会使传入的信号量dsema的值减1；

　　 这个函数的作用是这样的，如果dsema信号量的值大于0，该函数所处线程就继续执行下面的语句，并且将信号量的值减1；

　　 如果desema的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout（注意timeout的类型为dispatch_time_t，

　　 不能直接传入整形或float型数），如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了，

　　 且该函数（即dispatch_semaphore_wait）所处线程获得了信号量，那么就继续向下执行并将信号量减1。

　　 如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0，那么等到timeout时，其所处线程自动执行其后语句。　　

（4）dispatch_semaphore_signal的返回值为long类型，当返回值为0时表示当前并没有线程等待其处理的信号量，其处理

　 　的信号量的值加1即可。当返回值不为0时，表示其当前有（一个或多个）线程等待其处理的信号量，并且该函数唤醒了一

　　 个等待的线程（当线程有优先级时，唤醒优先级最高的线程；否则随机唤醒）。

　　 dispatch_semaphore_wait的返回值也为long型。当其返回0时表示在timeout之前，该函数所处的线程被成功唤醒。

　　 当其返回不为0时，表示timeout发生。

（5）在设置timeout时，比较有用的两个宏：DISPATCH_TIME_NOW 和 DISPATCH_TIME_FOREVER。

　 　DISPATCH_TIME_NOW　　表示当前；

　　 DISPATCH_TIME_FOREVER　　表示遥远的未来；

　　 一般可以直接设置timeout为这两个宏其中的一个，或者自己创建一个dispatch_time_t类型的变量。

　　创建dispatch_time_t类型的变量有两种方法，dispatch_time和dispatch_walltime。

　　利用创建dispatch_time创建dispatch_time_t类型变量的时候一般也会用到这两个变量。

　　dispatch_time的声明如下：

　　dispatch_time_t dispatch_time(dispatch_time_t when, int64_t delta)；

　　其参数when需传入一个dispatch_time_t类型的变量，和一个delta值。表示when加delta时间就是timeout的时间。

　　例如：dispatch_time_t  t = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1*1000*1000*1000);

　　　　　表示当前时间向后延时一秒为timeout的时间。 

（6）代码举简单示例如下：

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　  dispatch_semaphore_t sign = dispatch_semaphore_create(1);

    __block long x = 0;

    NSLog(@"0_x:%ld",x);

    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{

        sleep(1);

        NSLog(@"waiting");

        x = dispatch_semaphore_signal(signal);

        NSLog(@"1_x:%ld",x);

 

        sleep(2);

        NSLog(@"waking");

        x = dispatch_semaphore_signal(signal);

        NSLog(@"2_x:%ld",x);

    });

 

    x = dispatch_semaphore_wait(signal, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    NSLog(@"3_x:%ld",x);

 

    x = dispatch_semaphore_wait(signal, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    NSLog(@"wait 2");

    NSLog(@"4_x:%ld",x);

 

    x = dispatch_semaphore_wait(signal, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    NSLog(@"wait 3");

    NSLog(@"5_x:%ld",x);

最终打印的结果为：

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

2014-08-11 22:51:54.734 LHTest[15700:70b] 0_x:0

2014-08-11 22:51:54.737 LHTest[15700:70b] 3_x:0

2014-08-11 22:51:55.738 LHTest[15700:f03] waiting

2014-08-11 22:51:55.739 LHTest[15700:70b] wait 2

2014-08-11 22:51:55.739 LHTest[15700:f03] 1_x:1

2014-08-11 22:51:55.739 LHTest[15700:70b] 4_x:0

2014-08-11 22:51:57.741 LHTest[15700:f03] waking

2014-08-11 22:51:57.742 LHTest[15700:f03] 2_x:1

2014-08-11 22:51:57.742 LHTest[15700:70b] wait 3

2014-08-11 22:51:57.742 LHTest[15700:70b] 5_x:0