Objective-C编程中的多线程与文件系统操作

### Objective-C 编程中的多线程与文件系统操作 #### 1. Grand Central Dispatch 概述 Grand Central Dispatch（GCD）由苹果公司推出，它与块（blocks）一同为开发者提供了在应用程序中轻松使用多线程的方式。传统的多线程编程着眼于执行线程（逐行代码），而 GCD 则从队列的角度看待线程。工作被分派到队列中，然后出队执行。 GCD 的调度队列实际上封装了 POSIX 线程工作队列（一种线程池形式），并且在使用这些队列方面非常高效。创建和使用调度队列的成本很低。下面我们先关注如何使用内置队列，之后再探讨创建自定义调度队列等更高级的技术。 #### 2. 内置队列的使用 调度队列由 `dispatch_queue_t` 数据类型表示，这是一种不透明的数据结构，我们不应直接访问其内部状态。主队列代表主线程，可以通过 `dispatch_get_main_queue()` 访问。系统中还有其他全局队列，可以通过 `dispatch_get_global_queue` 方法访问。 以下是使用 `dispatch_async` 进行异步调度的示例代码： ```objc dispatch_queue_t targeQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0); dispatch_async(targetQueue, ^{ //perform some high-priority task in the background dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ //update the UI from the main queue }); }); ``` 使用 `dispatch_async` 时，方法调用会立即返回，块会在目标队列上最终执行。而 `dispatch_sync` 会使调用它的线程阻塞，直到块从目标队列中出队并执行完毕。需要注意的是，如果在调用 `dispatch_sync()` 时使用与调用它相同的目标队列，会导致应用程序无限挂起。 除了同步和异步调度，还可以在一定时间间隔后触发块的出队。示例代码如下： ```objc 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){ NSLog(@"Executed after 2 seconds"); }); ``` #### 3. 创建自定义调度队列 可以使用 `dispatch_queue_create` 方法创建自定义调度队列，该方法需要一个 C 字符串作为队列名称（通常与包标识符相关联）和一个属性。目前可用的属性有 `DISPATCH_QUEUE_SERIAL`（定义为 `NULL`，用于普通的先进先出排队行为）和 `DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT`（允许块与同一队列上的其他块并发地出队和执行）。 以下是创建自定义调度队列的示例代码： ```objc dispatch_queue_t backgroundQueue = dispatch_queue_create("com.myApp.backgroundQueue", NULL); dispatch_async(backgroundQueue, ^{ NSLog(@"Some code to execute in the background"); }); dispatch_release(backgroundQueue); ``` 每次调用 `dispatch_queue_create` 或 `dispatch_retain` 时，都必须使用创建的队列调用 `dispatch_release` 进行匹配。队列有一个引用计数，创建时设置为 1，当引用计数达到 0 时，队列会被系统重用。在 OS X 10.8 和 iOS 6 及更高版本中，调度队列在 Objective-C 程序中是 Objective-C 对象，这意味着如果目标操作系统是这些版本或更高版本，ARC 会自动管理调度对象的引用和释放。 #### 4. 调度队列的暂停和恢复 可以使用 `dispatch_suspend` 和 `dispatch_resume` 函数分别暂停和恢复调度对象（如队列）。这些暂停操作可以嵌套，每个队列会记录暂停的次数，每次暂停时计数器加 1，每次恢复时计数器减 1。调用这些方法时必须保持平衡，并且不要尝试暂停主队列或全局队列，因为这些队列不能被暂停。 以下是暂停和恢复队列的示例代码： ```objc dispatch_queue_t backgroundQueue; // ... dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{ dispatch_suspend(backgroundQueue); //perform some action here, possibly even enqueue more blocks onto backgroundQueue dispatch_resume(backgroundQueue); }); ``` #### 5. 使用 GCD 进行线程同步 由于队列是先进先出的，并且不允许块并行执行，因此可以在不使用昂贵锁的情况下实现线程同步。通过仅在特殊队列中访问共享数据结构，可以实现对其的同步访问。 以下是使用 GCD 进行线程同步的示例代码： ```objc @implementation MyThreadSafeObject { dispatch_queue_t lockQueue; id obj; } -(id)init { if (!(self = [super init])) return nil; lockQueue = dispatch_queue_create("com.myApp.lockQueue", NULL); return self; } -(void)dealloc { dispatch_release(lockQueue); } -(void)setObject:(id)theObj { dispatch_sync(lockQueue, ^{ obj = theObj; }); } -(id)obj { __block result; dispatch_sync(lockQueue, ^{ result = obj; }); return result; } @end ``` #### 6. 并发队列的特殊操作 在使用并发后台队列时，有时需要提交一个不能并发执行的块。可以使用 `dispatch_barrier_sync` 和 `dispatch_barrier_async` 等待已入队的块执行完毕，然后再单独执行新入队的块，之后才会执行后续入队的块。需要注意的是，在非并发调度队列上调用这些屏障方法没有效果，在串行队列上入队块的所有调用类似于在并发队列上的屏障调用。 以下是使用 `dispatch_barrier_async` 的示例代码： ```objc dispatch_queue_t backgroundQueue = dispatch ```