装个蒜。学习下dispatch queue

dispatch queue的真髓：能串行,能并行,能同步,能异步以及共享同一个线程池。

接口:

GCD是基于C语言的APT。虽然最新的系统版本中GCD对象已经转成了Objective-C对象，但API仍保持纯C接口(加了block扩展)。这对实现底层接口是好事，GCD提供了出色而简单的接口。

Objective-C类名称为MADispatchQueue,包含四个调用方法:

1. 获取全局共享队列的方法。GCD有多个不同优先级的全局队列，出于简单考虑，我们在实现中保留一个。

2. 串行和并行队列的初始化函数。

3. 异步分发调用

4. 同步分发调用

接口声明:

@interface MADispatchQueue:NSObject

+ (MADispatchQueue *)globalQueue;

- (id)initSerial:(BOOL)serial;

- (void)dispatchAsync: (dispatch_block_t)block;

@end

 

接下来的目标就是实现这些方法的功能。

线程池接口：

队列后面的线程池接口更简单。它将真正执行提交的任务。队列负责在合适的时间把已入队的任务提交给它。

线程池只做一件事:投递任务并运行。对应的，一个接口只有一个方法：

@interface MAThreadPool:NSObject

- (void)addBlock:(dispatch_block_t)block;

@end

由于这是核心，我们先实现它。

线程池实现

首先看实例变量。线程池能被多个内部线程或多个外部线程访问，因此需要线程安全。而在可能的情况下，GCD会使用原子操作,而我在这里以一种以前比较流行的方式－加锁。我需要知道锁处于等待和锁相关的信号，而不仅仅强制其互斥，因此我使用NSCondition而不是NSLock。如果你不熟悉,NSCondition本质上还是锁，只是添加了一个条件变量:

NSCondition *_lock;

想要知道什么时候增加工作线程，我要知道线程池里的线程数，有多少线程正被占用以及所能拥有的最大线程数：

NSUInteger _threadCount;

NSUInteger _activeThreadCount;

NSUInteger _threadCountLimit;

最后,得有一个NSMutableArray类型的block列表模拟一个队列,从队列后端添加block,从队列前端删除:

NSMutableArray *_blocks;

初始化函数很简单。初始化锁和block数组,随便设置一个最大线程数比如128:

- (id)init{

　　if((self = [super init])){

　　　　_lock = [NSCondition alloc] init];

　　　　_blocks = [NSMutableArray alloc] init];

　　　　_threadCountLimit = 128;

　　}

　　return self;

}

工作线程运行了一个简单的无限循环。只要block数组为空，它将一直等待。一旦有block加入，它将被从数组中取出并执行。同时将活动线程数加1,完成后活动线程数减1；

- (void)worderThreadLoop: (id)ignore{

    //首先要获取锁，注意需要在循环开始前获得。至于原因,等写道循环结束时你就会明白。
    [_lock Lock];
    //无限循环开始
    while (1) {
        while ([_blocks count] == 0) {
            [_lock wait];
        }
        /*
         注意：这里是内循环结束而非if判断。原因是由于虚假唤醒。简单来说就是wait在没有信号通知的情况下也有可能返回，目前为止，条件检测的正确方式是当wait返回时重新进行条件检测。
         */
        //一旦有队列中有block,取出：
        dispatch_block_t block = [_blocks firstObject];
        [_blocks removeObjectAtIndex:0];
        //活动线程计数加，表示有新线程正在处理任务：
        _activeThreadCount++;
        //现在执行block,我们先得释放锁,不然代码并发执行时会出现死锁:
        [_lock unlock];
        //安全释放锁后,执行block
        block();
        //block执行完毕，活动线程计数减1.该操作必须在锁内做，以避免竞态条件,最后是循环结束:
        [_lock lock];
        _activeThreadCount--;
    }
}

//下面是addBlock:
- (void)addBlock: (dispatch_block_t)block{

    //这里唯一需要做的是获得锁：
    [_lock lock];
    //添加一个新的block到block队列
    [_blocks addObject: block];
    //如果有一个空闲的工作线程去执行这个bock的话，这里什么都不需要做。如果没有足够的工作线程去处理等待的block，而工作线程数也没超限,则我们需要创建一个新线程:
    NSUInteger idleThreads = _threadCount = _activeThreadCount;
    if ([_blocks count] > idleThreads && _threadCount < _threadCountLimit) {
        [NSThread detachNewThreadSelector:@selector(workerThreadLoop:) toTarget:self withObject:nil];
        _threadCount++;
    }
//    一切准备就绪，由于空闲线程都在休眠，唤醒它：
    [_lock signal];
//    最后释放锁：
    [_lock unlock];
//    线程池能在达到预设的最大线程数数前创建工作线程，以处理对应的block。现在以此为基础实现队列。
    /*
     队列实现
     和线程池一样，队列使用锁保护其内容。和线程池不同的是，它不需要等待锁，也不需要信号触发，仅仅是简单互斥即可，因此采用NSLock;
     */
    NSLock *lock;
//    和线程池一样，它把pending block存在NSMutableArray里。
    NSMutableArray *_pendingBlocks;
//    标志是串行还是并行队列;
    BOOL _serial;
//    如果是串行队列，还需要标识当前是否有线程正在运行:
    BOOL _serialRunning;
//    并行队列里有无线程都一样处理，所以无需关注。
//    全局队列是一个全局变量，共享线程池也一样。它们都在+initialize里创建：
    static MADispatchQueue *gGlobalQueue;
    static MAThreadPool *gThreadPool;
}
+ (void)initialize{

    if (self == [MADispatchQueue class]) {
        gGlobalQueue = [[MADispatchQueue alloc] initSerial: NO];
        gThreadPool = [[MAThreadPool alloc] init];
    }
}
//由于+initialize里已经初始化了, +globalQueue只需返回该变量。
+ (MADispatchQueue *)globalQueue {
    return gGlobalQueue;
}
//这里所做的事情和dispatch_once是一样的，但是实现GCD API的时候使用GCD API有点自欺欺人，即使代码不一样。
//初始化一个队列：初始化lock 和pending Blocks，设置_serial变量：
+ (MADispatchQueue *)globalQueue {
    return gGlobalQueue;
}
//这里所做的事情和dispatch_once是一样的，但是实现GCD API的时候使用GCD API有点自欺欺人，即使代码不一样。
//初始化一个队列：初始化lock 和pending Blocks，设置_serial变量：
- (id)initSerial: (BOOL)serial {
    if ((self = [super init])) {
        _lock = [[NSLock alloc] init];
        _pendingBlocks = [[NSMutableArray alloc] init];
        _serial = serial;
    }
    return self;
}
//实现剩下的公有API前，我们需先实现一个底层方法用于给线程分发一个block，然后继续调用自己去处理另一个block：
- (void)dispatchOneBlock {
//    整个生命周期所做的是在线程池上运行block，分发代码如下：
    [gThreadPool addBlock: ^{
//        然后取队列中的第一个block，显然这需要在锁内完成，以避免出现问题：
        [_lock lock];
        dispatch_block_t block = [_pendingBlocks firstObject];
        [_pendingBlocks removeObjectAtIndex: 0];
        [_lock unlock];
//        取到了block又释放了锁，block接下来可以安全地在后台线程执行了：
        block();
//        如果是并行执行的话就不需要再做啥了。如果是串行执行，还需要以下操作：
        if(_serial) {
//            串行队列里将会积累别的block，但不能执行，直到先前的block完成。block完成后，dispatchOneBlock 接下来会看是否还有其他的block被添加到队列里面。若有，它调用自己去处理下一个block。若无，则把队列的运行状态置为NO:
            [_lock lock];
            if([_pendingBlocks count] > 0) {
                [self dispatchOneBlock];
            } else {
                _serialRunning = NO;
            }
            [_lock unlock];
        }
    }];
}
//用以上方法来实现dispatchAsync:就非常容易了。添加block到pending  block队列，合适的时候设置状态并调用dispatchOneBlock：
- (void)dispatchAsync: (dispatch_block_t)block {
    [_lock lock];
    [_pendingBlocks addObject: block];
//    如果串行队列空闲，设置队列状态为运行并调用dispatchOneBlock 进行处理。
    if(_serial && !_serialRunning) {
        _serialRunning = YES;
        [self dispatchOneBlock];
//        如果队列是并行的，直接调用dispatchOneBlock。由于多个block能并行执行，所以这样能保证即使有其他block正在运行，新的block也能立即执行。
    } else if (!_serial) {
        [self dispatchOneBlock];
    }
//    如果串行队列已经在运行，则不需要另外做处理。因为block执行完成后对dispatchOneBlock 的调用最终会调用加入到队列的block。接着释放锁：
    [_lock unlock];
}
//对于 dispatchSync: GCD的处理更巧妙，它是直接在调用线程上执行block，以防止其他block在队列上执行（如果是串行队列）。在此我们不用做如此聪明的处理，我们仅仅是对dispatchAsync:进行封装，让其一直等待直到block执行完成。

//它使用局部NSCondition进行处理，另外使用一个done变量来指示block何时完成：
- (void)dispatchSync: (dispatch_block_t)block {
    NSCondition *condition = [[NSCondition alloc] init];
    __block BOOL done = NO;
//    下面是异步分发block。block里面调用传入的block，然后设置done的值，给condition发信号
    [self dispatchAsync: ^{
        block();
        [condition lock];
        done = YES;
        [condition signal];
        [condition unlock];
    }];
//    在调用线程里面，等待信号done ，然后返回
    [condition lock];
    while (!done) {
        [condition wait];
    }
    [condition unlock];
}

结论：全局线程池可以使用block队列和智能产生的线程实现。使用一个共享全局线程池，就能构建一个能提供基本的串行/并行,同步/异步功能的dispatch queue。这样就重建了一个简单的GCD，虽然缺少了很多非常好的特性且更低效率。但这能让我们瞥见其内部工作过程。

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