GCD中的调度及数据同步控制详解：栅栏函数、信号量、调度组及Dispatch_Source

2024-01-06 03:05:42

在iOS开发中，GCD（Grand Central Dispatch）作为一款多线程编程框架，凭借其简便易用且高效强大的特点，已经成为开发者构建并发程序的首选工具。GCD提供了丰富的API来控制线程之间的调度和数据同步，栅栏函数、信号量、调度组和Dispatch_Source就是其中最常用的四种机制。

1. 栅栏函数

栅栏函数的作用是在一个队列中执行任务时，保证某个任务在所有其他任务之前执行。这通常用于保护共享资源，防止数据竞争和死锁。

GCD提供了两个栅栏函数：

dispatch_barrier_async：异步执行栅栏任务。
dispatch_barrier_sync：同步执行栅栏任务。

栅栏函数的使用非常简单，只需要在需要保护的共享资源的访问代码之前调用即可。例如，以下代码使用栅栏函数来保护对一个全局变量counter的访问：

dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.example.queue", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);

void incrementCounter() {
  static int counter = 0;
  dispatch_barrier_async(queue, ^{
    counter++;
  });
}

2. 信号量

信号量是一种用于控制对共享资源的访问的同步机制。它允许多个线程同时访问共享资源，但每个线程都必须先获得信号量的许可。

GCD提供了两个信号量函数：

dispatch_semaphore_create：创建一个信号量。
dispatch_semaphore_wait：等待信号量。

信号量通常用于限制同时访问共享资源的线程数。例如，以下代码使用信号量来限制同时访问一个数据库的线程数：

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

void accessDatabase() {
  dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
  // 访问数据库
  dispatch_semaphore_signal(semaphore);
}

3. 调度组

调度组是一种用于跟踪多个任务执行情况的机制。它允许您在所有任务完成时收到通知，或者在任何一个任务失败时收到通知。

GCD提供了两个调度组函数：

dispatch_group_create：创建一个调度组。
dispatch_group_wait：等待调度组中的所有任务完成。

调度组通常用于协调多个任务的执行顺序。例如，以下代码使用调度组来协调多个网络请求的执行顺序：

dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

void requestData(NSString *url) {
  dispatch_group_enter(group);
  NSURLSession *session = [NSURLSession sharedSession];
  NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:url]];
  NSURLSessionDataTask *task = [session dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
    dispatch_group_leave(group);
  }];
  [task resume];
}

dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);

4. Dispatch_Source

Dispatch_Source是一种用于监听系统事件的机制。它允许您在文件、端口、信号或其他系统对象上设置事件监听器，并在事件发生时收到通知。

GCD提供了多个Dispatch_Source函数来监听不同的系统事件。例如，以下代码使用Dispatch_Source来监听文件事件：

int fd = open("/dev/tty", O_RDONLY);
dispatch_source_t source = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_READ, fd, 0, dispatch_get_main_queue());

dispatch_source_set_event_handler(source, ^{
  // 文件发生读取事件
});

dispatch_resume(source);