什么是 GCD

Grand Central Dispatch (GCD) 是 Apple 開發(fā)的一個(gè)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(gè)替代諸如 NSThread, NSOperationQueue, NSInvocationOperation 等技術(shù)的很高效和強(qiáng)大的技術(shù)。

GCD 和 block 的配合使用，可以方便地進(jìn)行多線程編程。

應(yīng)用舉例

讓我們來看一個(gè)編程場(chǎng)景。我們要在 iphone 上做一個(gè)下載網(wǎng)頁的功能，該功能非常簡(jiǎn)單，就是在 iPhone 上放置一個(gè)按鈕，點(diǎn)擊該按鈕時(shí)，顯示一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的圓圈，表示正在進(jìn)行下載，下載完成之后，將內(nèi)容加載到界面上的一個(gè)文本控件中。

不用 GCD 前

雖然功能簡(jiǎn)單，但是我們必須把下載過程放到后臺(tái)線程中，否則會(huì)阻塞 UI 線程顯示。所以，如果不用 GCD, 我們需要寫如下 3 個(gè)方法：

這 3 個(gè)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(gè)步驟是整個(gè)功能的三步。但是它們卻被切分成了 3 塊。他們之間因?yàn)槭?3 個(gè)方法，所以還需要傳遞數(shù)據(jù)參數(shù)。如果是復(fù)雜的應(yīng)用，數(shù)據(jù)參數(shù)很可能就不象本例子中的 NSString 那么簡(jiǎn)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(gè)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?yàn)樯倭嗽瓉?3 個(gè)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(yīng)用上 MVC 模式，我們也可以將 View Controller 層的回調(diào)函數(shù)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(guān)系會(huì)更加清楚。

block 的定義

block 的定義有點(diǎn)象函數(shù)指針，差別是用 ^ 替代了函數(shù)指針的 * 號(hào)，如下所示：

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

但是大多數(shù)時(shí)候，我們通常使用內(nèi)聯(lián)的方式來定義 block，即將它的程序塊寫在調(diào)用的函數(shù)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(diǎn)：

系統(tǒng)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(tái)線程執(zhí)行，或者延后執(zhí)行。使用的例子如下：

//  后臺(tái)執(zhí)行：dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{     // something});// 主線程執(zhí)行：dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{     // something});// 一次性執(zhí)行：static dispatch_once_t onceToken;dispatch_once(&onceToken, ^{    // code to be executed once});// 延遲 2 秒執(zhí)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(jí)用法，例如讓后臺(tái) 2 個(gè)線程并行執(zhí)行，然后等 2 個(gè)線程都結(jié)束后，再匯總執(zhí)行結(jié)果。這個(gè)可以用 dispatch_group, dispatch_group_async 和 dispatch_group_notify 來實(shí)現(xiàn)，示例如下：

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

修改 block 之外的變量

默認(rèn)情況下，在程序塊中訪問的外部變量是復(fù)制過去的，即寫操作不對(duì)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(tái)運(yùn)行

使用 block 的另一個(gè)用處是可以讓程序在后臺(tái)較長(zhǎng)久的運(yùn)行。在以前，當(dāng) app 被按 home 鍵退出后，app 僅有最多 5 秒鐘的時(shí)候做一些保存或清理資源的工作。但是應(yīng)用可以調(diào)用 UIapplication 的beginBackgroundTaskWithExpirationHandler方法，讓 app 最多有 10 分鐘的時(shí)間在后臺(tái)長(zhǎng)久運(yùn)行。這個(gè)時(shí)間可以用來做清理本地緩存，發(fā)送統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等工作。

讓程序在后臺(tái)長(zhǎng)久運(yùn)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(zhǎng)久運(yùn)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(jié)

總體來說，GCD 能夠極大地方便開發(fā)者進(jìn)行多線程編程。大家應(yīng)該盡量使用 GCD 來處理后臺(tái)線程和 UI 線程的交互。

例子代碼如下：

#import <UIKit/UIKit.h>@interface ViewController : UIViewController@property IBOutlet UIButton *downloadButton;@property IBOutlet UIActivityIndicatorView *indicator;@property IBOutlet UITextView *textView;@end

#import "ViewController.h"@interface ViewController ()@end@implementation ViewController- (void)viewDidLoad {    [super viewDidLoad];    self.indicator.hidden = YES;    self.textView.hidden = YES;}- (void)didReceiveMemoryWarning {    [super didReceiveMemoryWarning];}- (IBAction)startDownload:(id)sender {    [self.indicator setHidden:NO];    self.downloadButton.hidden = YES;    [self.indicator startAnimating];        //download的任務(wù)使用gcd后臺(tái)線程執(zhí)行，包括數(shù)據(jù)的下載并且完成后切換到主線程了刷新ui即可    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{        NSURL *url = [NSURL URLWithString:@"https://www.youdao.com"];        NSError * error;        NSString * data = [NSString stringWithContentsOfURL:url encoding:NSUTF8StringEncoding error:&error];        if (data != nil) {            dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{                [self.indicator stopAnimating];                self.indicator.hidden = YES;                self.textView.hidden = NO;                self.textView.backgroundColor = [UIColor redColor];                NSAttributedString *attributedString = [[NSAttributedString alloc] initWithData:[data dataUsingEncoding:NSUnicodeStringEncoding] options:@{ NSDocumentTypeDocumentAttribute: NSHTMLTextDocumentType } documentAttributes:nil error:nil];                self.textView.attributedText = attributedString;                self.downloadButton.hidden = YES;            });        } else {            NSLog(@"error when download:%@", error);        }    });}@end

Swift 3.0的寫法

import UIKitclass ViewController: UIViewController {    @IBOutlet weak var button: UIButton!    @IBOutlet weak var indicatorView: UIActivityIndicatorView!    @IBOutlet weak var htmltextView: UITextView!        override func viewDidLoad() {        super.viewDidLoad()        self.indicatorView.isHidden = true        self.htmltextView.isHidden = true    }        override func didReceiveMemoryWarning() {        super.didReceiveMemoryWarning()    }        @IBAction func buttonSelected() {        startDownload()    }        func startDownload() {        self.button.isHidden = true        self.indicatorView.isHidden = false        self.indicatorView.startAnimating()                DispatchQueue.global().async {            let myURLString = "https://www.youdao.com"            guard let myURL = URL(string: myURLString) else {                print("Error: /(myURLString) doesn't seem to be a valid URL")                return            }            do {                let myHTMLString = try? String(contentsOf: myURL, encoding: .utf8)                print("HTML : /(myHTMLString)")                if myHTMLString != nil {                    DispatchQueue.main.async {                        self.button.isHidden = true                        self.htmltextView.isHidden = false                        self.indicatorView.stopAnimating()                        self.indicatorView.isHidden = true                                                let attributes = [                            NSDocumentTypeDocumentAttribute : NSHTMLTextDocumentType,                            ]                        let attributedString = NSAttributedString(string: myHTMLString!, attributes: attributes)                        self.htmltextView.attributedText = attributedString                    }                }            }                    }            }}