異步柵欄函數(shù) 底層分析

進(jìn)入dispatch_barrier_async源碼實(shí)現(xiàn)，其底層的實(shí)現(xiàn)與dispatch_async類似，這里就不再做分析了，有興趣的可以自行探索下

同步柵欄函數(shù)底層分析

進(jìn)入dispatch_barrier_sync源碼，實(shí)現(xiàn)如下

dispatch_barrier_sync調(diào)用_dispatch_barrier_sync_f，而后調(diào)用_dispatch_barrier_sync_f_inline源碼。

方法實(shí)現(xiàn)分以下幾步：

• 1.通過_dispatch_tid_self獲取線程ID。
• 2.通過_dispatch_queue_try_acquire_barrier_sync判斷線程狀態(tài)。

下面看下_dispatch_queue_try_acquire_barrier_sync實(shí)現(xiàn)

通過源碼我們發(fā)現(xiàn)進(jìn)入_dispatch_queue_try_acquire_barrier_sync_and_suspend，然后在這里進(jìn)行釋放 回到_dispatch_barrier_sync_f_inline方法，看1791行：_dispatch_sync_recurse方法

通過上面我們知道：

• 1.通過_dispatch_sync_recurse，遞歸查找柵欄函數(shù)的target。
• 2.通過_dispatch_introspection_sync_begin對向前信息進(jìn)行處理。

信號量

信號量的作用一般是用來使任務(wù)同步執(zhí)行，類似于互斥鎖，用戶可以根據(jù)需要控制GCD最大并發(fā)數(shù)，一般是這樣使用的

dispatch_semaphore_create 創(chuàng)建

該函數(shù)的底層實(shí)現(xiàn)如下，主要是用來初始化信號量，并設(shè)置GCD的最大并發(fā)數(shù)，其最大并發(fā)數(shù)必須大于0。

dispatch_semaphore_wait 加鎖

該函數(shù)的源碼實(shí)現(xiàn)看到，其主要作用是對信號量dsema通過os_atomic_dec2o進(jìn)行了--操作，其內(nèi)部是執(zhí)行的C++的atomic_fetch_sub_explicit方法。

• 1.如果value 大于等于0，表示操作無效，即執(zhí)行成功。
• 2.如果value 等于LONG_MIN，系統(tǒng)會拋出一個(gè)crash。
• 3.如果value 小于0，則進(jìn)入長等待。

將具體的值帶入為

os_atomic_dec2o(dsema, dsema_value, acquire);
os_atomic_sub2o(dsema, dsema_value, 1, m)
os_atomic_sub(dsema->dsema_value, 1, m)
_os_atomic_c11_op(dsema->dsema_value, 1, m, sub, -)
_r = atomic_fetch_sub_explicit(dsema->dsema_value, 1),
等價(jià)于 dsema->dsema_value - 1

_dispatch_semaphore_wait_slow

進(jìn)入_dispatch_semaphore_wait_slow的源碼實(shí)現(xiàn)，當(dāng)value小于0時(shí)，根據(jù)等待事件timeout做出不同操作。

dispatch_semaphore_signal 解鎖

該函數(shù)的源碼實(shí)現(xiàn)可以知道，其核心也是通過os_atomic_inc2o函數(shù)對value進(jìn)行了++操作，os_atomic_inc2o內(nèi)部是通過C++的atomic_fetch_add_explicit。

• 1.如果value 大于 0，表示操作無效，即執(zhí)行成功。
• 2.如果value 等于0，則進(jìn)入長等待。

其中os_atomic_dec2o的宏定義轉(zhuǎn)換如下

將具體的值帶入：

os_atomic_inc2o(dsema, dsema_value, release);
os_atomic_add2o(dsema, dsema_value, 1, m) 
os_atomic_add(&(dsema)->dsema_value, (1), m)
_os_atomic_c11_op((dsema->dsema_value), (1), m, add, +)
_r = atomic_fetch_add_explicit(dsema->dsema_value, 1),
等價(jià)于 dsema->dsema_value + 1

信號量總結(jié)

• 1.dispatch_semaphore_create 主要就是初始化限號量。
• 2.dispatch_semaphore_wait是對信號量的value進(jìn)行--，即加鎖操作。
• 3.dispatch_semaphore_signal 是對信號量的value進(jìn)行++，即解鎖操作。

調(diào)度組（線程組）

線程組使用

調(diào)度組的最直接作用是控制任務(wù)執(zhí)行順序，常見的方式如下

dispatch_group_create 創(chuàng)建組 
dispatch_group_async 進(jìn)組任務(wù) 
dispatch_group_notify 進(jìn)組任務(wù)執(zhí)行完畢通知 dispatch_group_wait 進(jìn)組任務(wù)執(zhí)行等待時(shí)間

//進(jìn)組和出組需要是成對使用的，不然會有問題
dispatch_group_enter 進(jìn)組 
dispatch_group_leave 出組

將dispatch_group_notify移到最前面

通過上面三圖我們可以知道，dispatch_group_notify前移會導(dǎo)致調(diào)度組失效，第三圖和第四圖可以知道，dispatch_group_enter可以單獨(dú)存在，而dispatch_group_leave必須和dispatch_group_enter成對出現(xiàn)，否則報(bào)錯(cuò)，報(bào)錯(cuò)有延遲是因?yàn)閍sync是并發(fā)，會有延遲。

多加一個(gè)dispatch_group_enter

此時(shí)不會執(zhí)行notify，原因是少了一個(gè)leave，會讓notify一直等待。

底層源碼

dispatch_group_create 創(chuàng)建組

作用：創(chuàng)建group，并設(shè)置屬性，此時(shí)的group的value為0。

查看dispatch_group_create源碼

上面方法執(zhí)行：dispatch_group_create->_dispatch_group_create_with_count，其中_dispatch_group_create_with_count是對group對象進(jìn)行賦值，并返回group對象，其中n值為0。

dispatch_group_enter 進(jìn)組

通過os_atomic_sub_orig2o對dg->dg.bits 作 --操作，對數(shù)值進(jìn)行處理

dispatch_group_leave 出組

源碼進(jìn)行如下操作

• 1.-1到0，即++操作
• 2.根據(jù)狀態(tài)，do-while循環(huán)，喚醒執(zhí)行block任務(wù)
• 3.如果0 + 1 = 1，enter-leave不平衡，即leave多次調(diào)用，會崩潰

執(zhí)行過程：

• 1.do-while循環(huán)進(jìn)行異步命中
• 2._dispatch_continuation_async執(zhí)行任務(wù)
• 3._dispatch_wake_by_address開始地址釋放
• 4._dispatch_release_n引用釋放

這步與異步函數(shù)的block回調(diào)執(zhí)行時(shí)一致的，不過多解釋

dispatch_group_notify 通知

通過上面我們知道：如果old_state等于0，就可以進(jìn)行釋放了，除了leave可以通過_dispatch_group_wake喚醒，其中dispatch_group_notify也可以喚醒的。

其中os_mpsc_push_update_tail是宏定義，用于獲取dg的狀態(tài)碼。

dispatch_group_async

可以看到dispatch_group_async方法主要做了兩件事：

• 1.包裝任務(wù)
• 2.異步處理任務(wù)

方法主要封裝了dispatch_group_enter進(jìn)組操作，之后調(diào)用_dispatch_continuation_async方法，這個(gè)方法在執(zhí)行l(wèi)eave中的_dispatch_group_wake方法里也調(diào)用了。都是進(jìn)行常規(guī)的異步函數(shù)底層操作。

猜想：上面我們知道enter和leave是成對出現(xiàn)，所以block執(zhí)行之后可能隱性的執(zhí)行l(wèi)eave，通過斷點(diǎn)調(diào)試，打印堆棧信息

通過堆棧信息，我們看到執(zhí)行_dispatch_client_callout后執(zhí)行銷毀方法_dispatch_call_block_and_release。我們看下_dispatch_client_callout源碼

完美印證dispatch_group_async底層調(diào)用了enter-leave

調(diào)度組總結(jié)

• 1.enter-leave只要成對出現(xiàn)就可以，不分前后，距離（同一作用域）
• 2.dispatch_group_enter在底層是通過C++函數(shù)，對group的value執(zhí)行--操作（即0 -> -1)
• 3.dispatch_group_leave在底層是通過C++函數(shù)，對group的value進(jìn)行++操作（即-1 -> 0）
• 4.dispatch_group_notify在底層主要是判斷group的state是否等于0，當(dāng)等于0時(shí)，就通知喚醒
• 5.block任務(wù)的喚醒，可以通過dispatch_group_leave，也可以通過dispatch_group_notify
• 6.dispatch_group_async其底層的調(diào)用了enter和leave

dispatch_source

dispatch_source 定義

定義：dispatch_source是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)類型，用于協(xié)調(diào)特定底層系統(tǒng)事件的處理，其CPU負(fù)荷較小，占用很少資源，具有聯(lián)結(jié)優(yōu)勢。

dispatch_source替代了異步回調(diào)函數(shù)，來處理系統(tǒng)相關(guān)的事件，當(dāng)配置一個(gè)dispatch時(shí)，你需要指定監(jiān)測的事件、dispatch queue、以及處理事件的代碼(block或函數(shù))。當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，dispatch source會提交你的block或函數(shù)到指定的queue去執(zhí)行。

使用 Dispatch Source 而不使用 dispatch_async 的唯一原因就是利用聯(lián)結(jié)的優(yōu)勢。

dispatch_source流程

在任一線程上調(diào)用它的一個(gè)函數(shù)dispatch_source_merge_data后，會執(zhí)行Dispatch Source事先定義好的句柄（可以把句柄簡單理解為一個(gè)block），這個(gè)過程叫Custom event，用戶事件是dispatch source支持處理的一種事件。

簡單來說就是：事件是由你調(diào)用 dispatch_source_merge_data 函數(shù)來向自己發(fā)出的信號。

句柄：指向指針的指針，它指向的局勢一個(gè)類或者結(jié)構(gòu)，它和系統(tǒng)有密切的關(guān)系，這當(dāng)中還有通用句柄，就是HANDLE。它有一下幾類

• 1.實(shí)例句柄 HINSTANCE
• 2.位圖句柄 HBITMAP
• 3.設(shè)備表句柄 HDC
• 4.圖標(biāo)句柄 HICON

使用

創(chuàng)建dispatch

• 1.type：dispatch源可處理的事件
• 2.handle：理解為句柄、索引或id，假如要監(jiān)聽進(jìn)程，需要傳入進(jìn)程的ID
• 3.mask：理解為描述，提供更詳細(xì)的描述，讓它知道具體要監(jiān)聽什么
• 4.queue：自定義源需要的一個(gè)隊(duì)列，用來處理所有的響應(yīng)句柄

Dispatch Source 種類

其中type的類型有一下幾種：

上面說了不少類型，我們需要注意兩個(gè)類型：

• 1.DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_ADD：當(dāng)同一時(shí)間，一個(gè)事件的的觸發(fā)頻率很高，那么Dispatch Source會將這些響應(yīng)以ADD的方式進(jìn)行累積，然后等系統(tǒng)空閑時(shí)最終處理，如果觸發(fā)頻率比較零散，那么Dispatch Source會將這些事件分別響應(yīng)。
• 2.DISPATCH_SOURCE_TYPE_DATA_OR：是自定義的事件，但是它是以OR的方式進(jìn)行累積。

常用函數(shù)

//掛起隊(duì)列
dispatch_suspend(queue) 

//分派源創(chuàng)建時(shí)默認(rèn)處于暫停狀態(tài)，在分派源分派處理程序之前必須先恢復(fù)
dispatch_resume(source) 

//向分派源發(fā)送事件，需要注意的是，不可以傳遞0值(事件不會被觸發(fā))，同樣也不可以傳遞負(fù)數(shù)。
dispatch_source_merge_data 

//設(shè)置響應(yīng)分派源事件的block，在分派源指定的隊(duì)列上運(yùn)行
dispatch_source_set_event_handler 

//得到分派源的數(shù)據(jù)
dispatch_source_get_data 

//得到dispatch源創(chuàng)建，即調(diào)用dispatch_source_create的第二個(gè)參數(shù)
uintptr_t dispatch_source_get_handle(dispatch_source_t source); 

//得到dispatch源創(chuàng)建，即調(diào)用dispatch_source_create的第三個(gè)參數(shù)
unsigned long dispatch_source_get_mask(dispatch_source_t source); 

//取消dispatch源的事件處理--即不再調(diào)用block。如果調(diào)用dispatch_suspend只是暫停dispatch源。
void dispatch_source_cancel(dispatch_source_t source); 

//檢測是否dispatch源被取消，如果返回非0值則表明dispatch源已經(jīng)被取消
long dispatch_source_testcancel(dispatch_source_t source); 

//dispatch源取消時(shí)調(diào)用的block，一般用于關(guān)閉文件或socket等，釋放相關(guān)資源
void dispatch_source_set_cancel_handler(dispatch_source_t source, dispatch_block_t cancel_handler); 

//可用于設(shè)置dispatch源啟動時(shí)調(diào)用block，調(diào)用完成后即釋放這個(gè)block。也可在dispatch源運(yùn)行當(dāng)中隨時(shí)調(diào)用這個(gè)函數(shù)。
void dispatch_source_set_registration_handler(dispatch_source_t source, dispatch_block_t registration_handler); 

使用場景

經(jīng)常用于驗(yàn)證碼倒計(jì)時(shí)，因?yàn)閐ispatch_source不依賴于Runloop，而是直接和底層內(nèi)核交互，準(zhǔn)確性更高。

寫到最后

文章我們分析了單例，柵欄函數(shù)，信號量，調(diào)度組，以及dispatch_source，主要對單例，柵欄函數(shù)，信號量，調(diào)度組的實(shí)現(xiàn)以及查看了其實(shí)現(xiàn)的底層原理。線程的源碼比較難理解，有興趣的可以去官方下載源碼，自己操作理解一下。內(nèi)容比較多，有些地方?jīng)]有詳細(xì)的去說明，有不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡胤较Ｍ魑恢赋?最近分析鎖的底層實(shí)現(xiàn)，有時(shí)間會寫出來

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