#主要内容

到目前为止，我们已经了解了GCD和NSOperation在多线程编程中的使用。NSOperation是对GCD更高层次的封装，提供了任务的取消、暂停、恢复功能。但GCD因为更加接近底层，所以也有自己的优势。本章将会由浅入深，讨论以下几个部分：

dispatch_suspend和dispatch_resume
dispathc_once
dispatch_barrier_async
dispatch_semaphore

#dispatch_suspend和dispatch_resume

我们知道NSOperationQueue有暂停(suspend)和恢复(resume)。其实GCD中的队列也有类似的功能。用法也非常简单：

dispatch_suspend(queue) //暂停某个队列
dispatch_resume(queue)  //恢复某个队列

这些函数不会影响到队列中已经执行的任务，队列暂停后，已经添加到队列中但还没有执行的任务不会执行，直到队列被恢复。

#dispathc_once

首先我们来看一下最简单的* dispathc_once函数，这在单例模式中被广泛使用。

dispathc_once函数可以确保某个block在应用程序执行的过程中只被处理一次，而且它是线程安全的。所以单例模式可以很简单的实现，以OC中Manager类为例

+ (Manager *)sharedInstance {
static Manager *sharedManagerInstance = nil;
static dispatch_once_t once;

dispatch_once($once, ^{
sharedManagerInstance = [[Manager alloc] init];
});

return sharedManagerInstance;
}

这段代码中我们创建一个值为nil的sharedManagerInstance静态对象，然后把它的初始化代码放到dispatch_once中完成。

这样，只有第一次调用sharedInstance方法时才会进行对象的初始化，以后每次只是返回sharedManagerInstance而已。

#dispatch_barrier_async

我们知道数据在写入时，不能在其他线程读取或写入。但是多个线程同时读取数据是没有问题的。所以我们可以把读取任务放入并行队列，把写入任务放入串行队列，并且保证写入任务执行过程中没有读取任务可以执行。

这样的需求比较常见，GCD提供了一个非常简单的解决办法——dispatch_barrier_async

假设我们有四个读取任务，在第二三个任务之间有一个写入任务，代码大概是这样：

let queue = dispatch_queue_create("com.gcd.kt", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)

dispatch_async(queue, block1_for_reading)
dispatch_async(queue, block2_for_reading)

/*
这里插入写入任务，比如：
dispatch_async(queue, block_for_writing)
*/

dispatch_async(queue, block3_for_reading)
dispatch_async(queue, block4_for_reading)

如果代码这样写，由于这几个block是并发执行，就有可能在前两个block中读取到已经修改了的数据。如果是有多写入任务，那问题更严重，可能会有数据竞争。

如果使用dispatch_barrier_async函数，代码就可以这么写：

dispatch_async(queue, block1_for_reading)
dispatch_async(queue, block2_for_reading)

dispatch_barrier_async(queue, block_for_writing)

dispatch_async(queue, block3_for_reading)
dispatch_async(queue, block4_for_reading)

dispatch_barrier_async会把并行队列的运行周期分为这三个过程：

首先等目前追加到并行队列中所有任务都执行完成
开始执行dispatch_barrier_async中的任务，这时候即使向并行队列提交任务，也不会执行
dispatch_barrier_async中的任务执行完成后，并行队列恢复正常。

总的来说，dispatch_barrier_async起到了“承上启下”的作用。它保证此前的任务都先于自己执行，此后的任务也迟于自己执行。正如barrier的含义一样，它起到了一个栅栏、或是分水岭的作用。

这样一来，使用并行队列和dispatc_barrier_async方法，就可以高效的进行数据和文件读写了。

dispatch_semaphore

首先介绍一下信号量(semaphore)的概念。信号量是持有计数的信号，不过这么解释等于没解释。我们举个生活中的例子来看看。

假设有一个房子，它对应进程的概念，房子里的人就对应着线程。一个进程可以包括多个线程。这个房子(进程)有很多资源，比如花园、客厅等，是所有人(线程)共享的。

但是有些地方，比如卧室，最多只有两个人能进去睡觉。怎么办呢，在卧室门口挂上两把钥匙。进去的人(线程)拿着钥匙进去，没有钥匙就不能进去，出来的时候把钥匙放回门口。

这时候，门口的钥匙数量就称为信号量(Semaphore)。很明显，信号量为0时需要等待，信号量不为零时，减去1而且不等待。

在GCD中，创建信号量的语法如下：

var semaphore = dispatch_semaphore_create(2)

这句代码通过dispatch_semaphore_create方法创建一个信号量并设置初始值为2。然后就可以调用dispatch_semaphore_wait方法了。

dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER)

dispatch_semaphore_wait方法表示一直等待直到信号量的值大于等于一，当这个方法执行后，会把第一个信号量参数的值减1。

第二个参数是一个dispatch_time_t类型的时间，它表示这个方法最大的等待时间。这在第一章中已经讲过，比如 DISPATCH_TIME_FOREVER表示永久等待。

返回值也和dispatch_group_wait方法一样，返回0表示在规定的等待时间内第一个参数信号量的值已经大于等于1，否则表示已超过规定等待时间，但信号量的值还是0。

dispatch_semaphore_wait方法返回0，因为此时的信号量的值大于等于一，任务获得了可以执行的权限。这时候我们就可以安全的执行需要进行排他控制的任务了。

任务结束时还需要调用 dispatch_semaphore_signal()方法，将信号量的值加1。这类似于之前所说的，从卧室出来要把锁放回门上，否则后来的人就无法进入了。

我们来看一个完整的例子：

var semaphore = dispatch_semaphore_create(1)
let queue = dispatch_queue_create("com.gcd.kt", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT)
var array: [Int] = []

for i in 1...100000 {
dispatch_async(queue, { () -> Void in
/*
某个线程执行到这里，如果信号量值为1，那么wait方法返回1，开始执行接下来的操作。
与此同时，因为信号量变为0，其它执行到这里的线程都必须等待
*/
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER)

/*
执行了wait方法后，信号量的值变成了0。可以进行接下来的操作。
这时候其它线程都得等待wait方法返回。
可以对array修改的线程在任意时刻都只有一个，可以安全的修改array
*/
array.append(i)

/*
排他操作执行结束，记得要调用signal方法，把信号量的值加1。
这样，如果有别的线程在等待wait函数返回，就由最先等待的线程执行。
*/
dispatch_semaphore_signal(semaphore)
})
}

如果你想知道不用信号量会出什么问题，可以看我的另一篇文章Swift数组append方法研究

iOS多线程编程总结(下)

dispatch_semaphore