GCD使用攻略
什么是GCD
Grand Central Dispatch (GCD)是Apple開發的一個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是一個替代諸如NSThread, NSOperationQueue, NSInvocationOperation等技術的很高效和強大的技術,它看起來象就其它語言的閉包(Closure)一樣,但蘋果把它叫做blocks。
應用舉例
讓我們來看一個編程場景。我們要在iphone上做一個下載網頁的功能,該功能非常簡單,就是在iphone上放置一個按鈕,點擊該按鈕時,顯示一個轉動的圓圈,表示正在進行下載,下載完成之后,將內容加載到界面上的一個文本控件中。
不用GCD前
雖然功能簡單,但是我們必須把下載過程放到后臺線程中,否則會阻塞UI線程顯示。所以,如果不用GCD, 我們需要寫如下3個方法:
- someClick 方法是點擊按鈕后的代碼,可以看到我們用NSInvocationOperation建了一個后臺線程,并且放到NSOperationQueue中。后臺線程執行download方法。
- download 方法處理下載網頁的邏輯。下載完成后用performSelectorOnMainThread執行download_completed 方法。
- download_completed 進行clear up的工作,并把下載的內容顯示到文本控件中。
這3個方法的代碼如下。可以看到,雖然 開始下載 -> 下載中 -> 下載完成 這3個步驟是整個功能的三步。但是它們卻被切分成了3塊。他們之間因為是3個方法,所以還需要傳遞數據參數。如果是復雜的應用,數據參數很可能就不象本例子中的NSString那么簡單了,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。因為少了原來3個方法的定義,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。如果應用上MVC模式,我們也可以將View Controller層的回調函數用GCD的方式傳遞給Modal層,這相比以前用@selector的方式,代碼的邏輯關系會更加清楚。
GCD的定義
簡單GCD的定義有點象函數指針,差別是用 ^ 替代了函數指針的 * 號,如下所示:
- // 申明變量
- (void) (^loggerBlock)(void);
- // 定義
- loggerBlock = ^{
- NSLog(@"Hello world");
- };
- // 調用
- loggerBlock();
但是大多數時候,我們通常使用內聯的方式來定義它,即將它的程序塊寫在調用的函數里面,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:
- 程序塊可以在代碼中以內聯的方式來定義。
- 程序塊可以訪問在創建它的范圍內的可用的變量。
系統提供的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 后臺線程執行,或者延后執行。使用的例子如下:
- // 后臺執行:
- dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{
- // something
- });
- // 主線程執行:
- dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
- // something
- });
- // 一次性執行:
- static dispatch_once_t onceToken;
- dispatch_once(&onceToken, ^{
- // code to be executed once
- });
- // 延遲2秒執行:
- 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還有一些高級用法,例如讓后臺2個線程并行執行,然后等2個線程都結束后,再匯總執行結果。這個可以用dispatch_group, dispatch_group_async 和 dispatch_group_notify來實現,示例如下:
- dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
- dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
- // 并行執行的線程一
- });
- dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
- // 并行執行的線程二
- });
- dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(0,0), ^{
- // 匯總結果
- });
修改block之外的變量
默認情況下,在程序塊中訪問的外部變量是復制過去的,即寫操作不對原變量生效。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
后臺運行
GCD的另一個用處是可以讓程序在后臺較長久的運行。在沒有使用GCD時,當app被按home鍵退出后,app僅有最多5秒鐘的時候做一些保存或清理資源的工作。但是在使用GCD后,app最多有10分鐘的時間在后臺長久運行。這個時間可以用來做清理本地緩存,發送統計數據等工作。
讓程序在后臺長久運行的示例代碼如下:
- // 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久運行的代碼
- [self endBackgroundUpdateTask];
- }
- - (void)beingBackgroundUpdateTask
- {
- self.backgroundUpdateTask = [[UIApplication sharedApplication] beginBackgroundTaskWithExpirationHandler:^{
- [self endBackgroundUpdateTask];
- }];
- }
- - (void)endBackgroundUpdateTask
- {
- [[UIApplication sharedApplication] endBackgroundTask: self.backgroundUpdateTask];
- self.backgroundUpdateTask = UIBackgroundTaskInvalid;
- }
總結
總體來說,GCD能夠極大地方便開發者進行多線程編程。如果你的app不需要支持iOS4.0以下的系統,那么就應該盡量使用GCD來處理后臺線程和UI線程的交互。