本文摘錄自《Objective-C高級(jí)編程》一書，附加一些自己的理解，作為對(duì)GCD的總結(jié)。

此篇主要包含以下幾個(gè)方面：

• dispatch_suspend / dispatch_resume

• dispatch_once

• Dispatch Semaphore

  • dispatch_semaphore_t
  • dispatch_semaphore_create()
  • dispatch_semaphore_wait()
  • dispatch_semaphore_signal()

dispatch_suspend / dispatch_resume

當(dāng)追加大量處理到Dispatch Queue時(shí)，在追加處理的過程中，有時(shí)希望不執(zhí)行已追加的處理。例如演算結(jié)果被Block截獲時(shí)，一些處理會(huì)對(duì)這個(gè)演算結(jié)果造成影響。

在這種情況下，只要掛起Dispatch Queue即可。當(dāng)可以執(zhí)行時(shí)再恢復(fù)。

dispatch_suspend 函數(shù)掛起指定的Dispatch Queue。

dispatch_suspend(queue)；

dispatch_resume 函數(shù)恢復(fù)指定的Dispatch Queue。

dispatch_resume(queue)；

這些函數(shù)對(duì)已經(jīng)執(zhí)行的處理沒有影響。掛起后，追加到Dispatch Queue中但尚未執(zhí)行的處理在此之后停止執(zhí)行。而恢復(fù)則使得這些處理能夠繼續(xù)執(zhí)行。

注：dispatch_suspend 函數(shù)和 dispatch_resume 函數(shù)都可以用在Dispatch Source，而掛起和恢復(fù)的就是dispatch_source_set_event_handler 函數(shù)的回調(diào)。

dispatch_once

dispatch_once函數(shù)是保證在應(yīng)用程序執(zhí)行中只執(zhí)行一次指定處理的API。下面這種經(jīng)常出現(xiàn)的用來(lái)進(jìn)行初始化的源代碼可通過dispatch_once函數(shù)簡(jiǎn)化。

static int initialized = NO;

if (initialized == NO) {
    /*
     * 初始化
     */
    initialized = YES;
}

如果使用dispatch_once函數(shù)，則源代碼寫為：

static dispatch_once_t onceToken;

dispatch_once(&onceToken, ^{
    /*
     * 初始化
     */
});

源代碼看起來(lái)沒有太大的變化。但是通過dispatch_once函數(shù)，該源代碼即使在多線程環(huán)境下執(zhí)行，也可保證百分之百安全。

之前的源代碼在大多數(shù)情況下也是安全的。但是在多核CPU中，在正在更新表示是否初始化的標(biāo)志變量時(shí)讀取，就有可能多次執(zhí)行初始化處理。而用dispatch_once函數(shù)初始化就不必?fù)?dān)心這樣的問題。這就是所說(shuō)的單例模式，在生成單例對(duì)象時(shí)使用。

Dispatch Semaphore

當(dāng)并行執(zhí)行的處理更新數(shù)據(jù)時(shí)即多個(gè)線程同時(shí)訪問同一數(shù)據(jù)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的情況，有時(shí)應(yīng)用程序還會(huì)異常結(jié)束。雖然使用Serial Dispatch Queue 和dispatch_barier_async函數(shù)可避免這類問題，但有必要進(jìn)行更細(xì)粒度的排他控制。

我們來(lái)思考一下這種情況：使用兩個(gè)線程去訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)，以下代碼countNumber最終結(jié)果是多少。

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        self.countNumber = self.countNumber + 1;
        NSLog(@"%d",self.countNumber);
    }
});

dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        self.countNumber = self.countNumber + 1;
        NSLog(@"%d",self.countNumber);
    }
});

最終結(jié)果并不是20000，這就是典型的線程安全問題。

因?yàn)樵撛创a使用Global Dispatch Queue 更新countNumber屬性，所以執(zhí)行后數(shù)據(jù)有很高概率并不是實(shí)時(shí)有效的，程序很可能異常結(jié)束。此時(shí)應(yīng)使用Dispatch Semaphore。

Dispatch Semaphore本來(lái)使用的是更細(xì)粒度的對(duì)象，不過本書還是使用該源代碼對(duì)Dispatch Semaphore進(jìn)行說(shuō)明。

Dispatch Semaphore是持有計(jì)數(shù)的信號(hào)，該計(jì)數(shù)是多線程編程中的計(jì)數(shù)類型信號(hào)。所謂信號(hào)，類似于過馬路時(shí)常用的手旗。可以通過時(shí)舉起手旗，不可通過時(shí)放下手旗。而在Dispatch Semaphore中，使用計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。計(jì)數(shù)為0時(shí)等待，計(jì)數(shù)為1或大于1時(shí)代碼可通過。

下面介紹一下使用方法。通過dispatch_semaphore_create函數(shù)生成Dispatch Semaphore。

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

參數(shù)表示計(jì)數(shù)的初始值。本例將計(jì)數(shù)值初始化為“1”。

dispatch_semaphore_wait(semaphore,DISPATCH_TIME_FOREVER);

dispatch_semaphore_wait函數(shù)等待Dispatch Semaphore的計(jì)數(shù)值達(dá)到大于或等于1。當(dāng)計(jì)數(shù)值大于等于1，或者在待機(jī)中計(jì)數(shù)值大于等于1時(shí)，對(duì)該計(jì)數(shù)進(jìn)行減法并從dispatch_semaphore_wait函數(shù)返回。第二個(gè)參數(shù)與dispatch_group_wait函數(shù)等相同，由dispatch_time_t類型值指定等待時(shí)間。該例的參數(shù)意味著永久等待。另外，dispatch_ semaphore_wait函數(shù)的返回值也與dispatch_group_wait函數(shù)相同?？上褚韵略创a這樣，通過返回值進(jìn)行分支處理。

dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(1);

long result = dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER);

if (result == 0) {
    
    /*
     * 由于 Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)值達(dá)到大于等于1
     * 或者在待機(jī)中的指定時(shí)間內(nèi) Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)值達(dá)到大于等于1
     * 所以 Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)值減去1。
     *
     * 可執(zhí)行需要進(jìn)行排他控制的處理
     */
}
else {
    /*
     * 由于 Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)值為0
     * 因此在達(dá)到指定時(shí)間為止待機(jī)
     */
}

dispatch_semaphore_wait函數(shù)返回0時(shí)，可安全地執(zhí)行需要進(jìn)行排他控制的處理。該處理結(jié)束時(shí)通過dispatch _semaphore_signal函數(shù)將Dispatch Semaphore的計(jì)數(shù)值加1。

我們?cè)谇懊娴脑创a中實(shí)際使用Dispatch Semaphore看看。

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);

/*
 * 生成 Dispatch Semaphore。
 *
 * Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)初始值設(shè)定為“1”。
 *
 * 保證可訪問 countNumber 屬性的線程
 * 同時(shí)只能有一個(gè)
 */

dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        /*
         * 執(zhí)行過 dispatch_semaphore_wait 后計(jì)數(shù)為 0 ，其它線程需要等待 Dispatch Semaphore ，
         *
         * 一直等待，直到 Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)值達(dá)到大于等于 1 。
         *
         * 由于可訪問 countNumber 屬性的線程只有一個(gè)
         * 因此可以安全的進(jìn)行更新
         */
        
        self.countNumber += 1;
        
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        /*
         * 排他控制處理結(jié)束，
         * 所以通過 dispatch_semaphore_signal 函數(shù)
         * 將 Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)值加 1。
         * 如果有通過 dispatch_semaphore_wait 函數(shù)
         * 等待 Dispatch Semaphore 的計(jì)數(shù)值增加的線程，
         * 就由最先等待的線程執(zhí)行。
         */
        
        NSLog(@"%d",self.countNumber);
    }
});

dispatch_async(queue, ^{
    for (int i = 0; i < 10000; i++) {
        
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        
        self.countNumber = self.countNumber + 1;
        
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        
        NSLog(@"%d",self.countNumber);
    }
});

這樣就保證了線程安全，最后的結(jié)果是20000。

在沒有Serial Dispatch Queue和 dispatch_barrier_async 函數(shù)那么大粒度且一部分處理需要進(jìn)行排他控制的情況下，Dispatch Semaphore 便可發(fā)揮威力。

《關(guān)于dispatch_semaphore的使用》中有這樣的描述：

??停車場(chǎng)剩余4個(gè)車位，那么即使同時(shí)來(lái)了四輛車也能停的下。如果此時(shí)來(lái)了五輛車，那么就有一輛需要等待。
?
??信號(hào)量的值就相當(dāng)于剩余車位的數(shù)目，dispatch_semaphore_wait函數(shù)就相當(dāng)于來(lái)了一輛車，dispatch_semaphore_signal 就相當(dāng)于走了一輛車。停車位的剩余數(shù)目在初始化的時(shí)候就已經(jīng)指明了dispatch_semaphore_create(long value)，調(diào)用一次 dispatch_semaphore_signal ，剩余的車位就增加一個(gè)；調(diào)用一次 dispatch_semaphore_wait 剩余車位就減少一個(gè)；
?
??當(dāng)剩余車位為0時(shí)，再來(lái)車（即調(diào)用 dispatch_semaphore_wait ）就只能等待。有可能同時(shí)有幾輛車等待一個(gè)停車位。有些車主沒有耐心，給自己設(shè)定了一段等待時(shí)間，這段時(shí)間內(nèi)等不到停車位就走了，如果等到了就開進(jìn)去停車。而有些車主就像把車停在這，所以就一直等下去。

Parse源碼淺析系列（一）---Parse的底層多線程處理思路：GCD高級(jí)用法中這樣描述：

??在這個(gè)停車場(chǎng)系統(tǒng)中，車位是公共資源，每輛車好比一個(gè)線程，看門人起的就是信號(hào)量的作用。 更進(jìn)一步，信號(hào)量的特性如下：信號(hào)量是一個(gè)非負(fù)整數(shù)（車位數(shù)），所有通過它的線程（車輛）都會(huì)將該整數(shù)減一（通過它當(dāng)然是為了使用資源），當(dāng)該整數(shù)值為零時(shí)，所有試圖通過它的線程都將處于等待狀態(tài)。在信號(hào)量上我們定義兩種操作： Wait（等待） 和 Release（釋放）。 當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用Wait（等待）操作時(shí)，它要么通過然后將信號(hào)量減一，要么一直等下去，直到信號(hào)量大于一或超時(shí)。Release（釋放）實(shí)際上是在信號(hào)量上執(zhí)行加操作，對(duì)應(yīng)于車輛離開停車場(chǎng)，該操作之所以叫做“釋放”是因?yàn)榧硬僮鲗?shí)際上是釋放了由信號(hào)量守護(hù)的資源。
?
??從 iOS7 升到 iOS8 后，GCD 出現(xiàn)了一個(gè)重大的變化：在 iOS7 時(shí)，使用 GCD 的并行隊(duì)列， dispatch_async 最大開啟的線程一直能控制在6、7條，線程數(shù)都是個(gè)位數(shù)，然而 iOS8后，最大線程數(shù)一度可以達(dá)到40條、50條。然而在文檔上并沒有對(duì)這一做法的目的進(jìn)行介紹。
?
??筆者推測(cè) Apple 的目的是想借此讓開發(fā)者使用 NSOperationQueue ：GCD 中 Apple 并沒有提供控制并發(fā)數(shù)量的接口，而 NSOperationQueue 有，如果需要使用 GCD 實(shí)現(xiàn)，需要使用 GCD 的一項(xiàng)高級(jí)功能：Dispatch Semaphore信號(hào)量。

接下來(lái)我們使用Dispatch Semaphore來(lái)控制GCD的并發(fā)數(shù)

設(shè)置并發(fā)數(shù)為 3，即最多有三條線程同時(shí)執(zhí)行

- (void)viewDidLoad {
    
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(3);
    
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("com.example", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    unsigned int sleepTime = 2;
    
    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
            sleep(sleepTime);
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        }
    });

    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
            sleep(sleepTime);
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        }
    });

    dispatch_async(queue, ^{
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
            NSLog(@"%@",[NSThread currentThread]);
            sleep(sleepTime);
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
        }
    });
}

我們?cè)诖a中讓每條線程每?jī)擅雸?zhí)行一次，放慢速度后就容易看出同時(shí)有幾條線程在執(zhí)行

所以，我們很多時(shí)候看到在網(wǎng)上各類博文中出現(xiàn)的dispatch_semaphore_create(1)，這種情況大多被當(dāng)做線程鎖來(lái)使用是沒有問題的。因?yàn)閰?shù)為1，所以同時(shí)執(zhí)行的線程只能有1個(gè)，達(dá)到了線程鎖要求的效果。按照dispatch_semaphore_create()的原理，與自旋鎖不同，卻類似于互斥鎖，具有線程的排他性。