Effective Objective-C 2.0（六）Block与GCD

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一、最佳实践

用handler Block降低代码分散程度

在创建对象时，可以使用内联的handler Block将相关业务逻辑一并声明。

在有多个实例需要监控时，如果采用委托模式，那么经常需要根据传入的对象来切换，而若改用handler Block来实现，则可直接将Block与相关对象放在一起；

设计API时，如果遇到handler Block，那么可以新增一个参数，使调用者可以通过该参数来决定应该把Block安排在哪个队列上执行。

使用Block中发生的循环引用要避免

多用派发队列，少用同步锁

派发队列可用来表述同步语义，这种做法要比使用@synchronized或NSLock对象更简单；

将同步与异步派发结合起来，可以实现与普通加锁机制一样的同步行为，而这么做不会阻塞执行异步派发的线程；

使用同步队列及栅栏块，可以令同步行为更高效；

多用GCD，少用performSelector系列方法

performSelector系列方法在内存管理易有疏漏，它无法确定将要执行的选择子具体是什么，所以ARC编译器也就无法插入适当的内存管理方法；

performSelector系列方法所能处理的选择子太过局限，选择子返回值类型及发送方给方法的参数个数都受到限制；

如果想延迟执行，最好不要用performSelector系列方法，而是应该把任务封装到Block里，调用GCD来实现。

掌握GCD及操作队列的使用时机

取消某个操作；

指定操作间的依赖关系；

通过键值观察机制监控NSOperation。NSOperation对象许多属性都适合通过键值观察机制来监听，比如isCancelled，isFinished；

指定操作的优先级；

使用dispatch_once来执行只需运行一次的线程安全代码

不要使用dispatch_get_current_queue

通过Dispatch Group机制，根据系统资源状况来执行任务

一系列的任务可归入一个dispatch_group中，开发者可以在这组任务完毕时获得通知；

通过dispatch_group，可以在并发时派发队列同时执行多项任务。

二、实践详解

2.1 理解Block这一概念

Block用“^”（脱字符或插入符）来表示：

Block其实是个值，自有其类型，与int、float或Objective-C对象一样，也可以把Block赋给变量，其与函数指针类似。 Block的完整的语法结构如下：

看一个实例：

调用：

下面是各种情况下的Block的写法：

Block的强大之处：在声明它的范围里，所有变量都可以为其所捕获。就是Block里可以用该范围的所有变量。

如果需要修改Block所捕获的变量，需要加上__block。

2.1.1 函数指针

为了更好说明Block，这里说明下函数指针。

函数指针是指向函数的指针变量。因而“函数指针”本身首先应是指针变量，只不过该指针变量指向函数。这正如用指针变量可指向整型变量、字符型、数组一样，这里是指向函数。如前所述，C在编译时，每一个函数都有一个入口地址，该入口地址就是函数指针所指向的地址。有了指向函数的指针变量后，可用该指针变量调用函数，就如同用指针变量可引用其他类型变量一样，在这些概念上是大体一致的。函数指针有两个用途：调用函数和做函数的参数。下面是个实例：

2.1.2 Block的内部结构

Block本身是个对象，在存放Block的内存区域里，第一个个变量是指向Class对象的指针，该指针叫做isa，其余内存里含有对象正常运转所需的各种信息：

Impl 是个结构体。内部有个FuncPtr指向Block的实现代码，此参数代表Block。Block实现了把原来标准C语言中需要“不透明的void指针”传递状态变的透明，而且简单易用。

descriptor是指向结构体的指针，每个Block都包含该结构体。其中声明了copy及dispose这两个辅助函数所对应的函数指针。辅助函数在Block拷贝或者丢弃Block对象是运行。

size：Block的大小；

copy：辅助函数，保留捕获的对象；

dispose：辅助函数，释放捕获的对象；

Block会将其所捕获的所有变量都拷贝一份，置于descriptor之后，要注意的是，拷贝的并不是对象本身，而是指向这些对象的指针变量。invoke函数为何需要把Block作为对象参数传进来呢？原因在于，执行Block时，要从内存中把这些捕获到的变量读出来。

2.1.3 全局Block、栈Block和堆Block

定义Block时，其所占的内存区域是分配在栈中的，即Block只在定义它的那个范围内有效。如：

if/else中定义的Block，都是在栈中，当离开了相应的范围后，该栈内存有可能会被覆写。所以在运行时，有可能正确运行，也有可能发生崩溃。这取决于编译器是否覆写了该Block内存。

栈内存中的Block对象，无需考虑对象的释放，因为栈内存是系统管理的，系统会保证回收对象。

为了解决该问题，可以给Block对象发送copy消息，以执行拷贝。就可把Block对象从栈内存拷贝到堆内存。

堆内存中的Block对象，同普通对象一致，有引用计数，拷贝是递增引用计数，在ARC时无需手动释放，在引用计数为0时自动释放等。

除了上面的“栈Block”和“堆Block”，还有一类叫做“全局Block”。全局Block，有下面几个特点：

不会捕捉任何状态，比如外围的变量等，运行时也无需有状态来参与；

Block所使用的是整个内存区域，在编译器已经完全确定，因此全局Block可以声明在全局内存里，而不需要每次用到的时候在栈中创建；

全局Block的拷贝操作是个空操作，因为全局Block决不可能为系统所回收；

全局Block相当于单例；下面是个全局Block：

由于运行该Block所需的全部信息都能在编译器确定，所以可把它做成全局Block，这完全是种优化技术。若把如此简单的Block当做复杂的Block来处理，那就会在复制或者丢弃该Block执行一些无谓的操作。

2.2 用handler Block降低代码分散程度

委托代理能很大程度上实现异步回调处理这样的事，但是委托代理这种模式却会使得代码极度分散。

用handler来集中代码，是个不错的选择。

风格一：代码易懂，将成功与失败的逻辑分开来写，必要时可以忽略成功或者失败的处理情形。

风格二：

缺点：需要检测error，且全部逻辑都在一起，可能会令Block比较长，且比较复杂。

优点：更为灵活，比如数据下载到一半时，网络故障，此时可以把数据即相关的错误传给Block，以便保存已下载数据及对错误进行处理。另外一个优点就是，调用API的代码可能会在处理处理成功的响应过程中发现错误。此时可以把成功中的错误处理同真正的错误一并处理，而不会造成代码冗余。假如分开处理，那么就会有两份一样的错误处理代码，而进一步，抽取成公共方法，又失去了原本要降低代码分散的初衷。

总结：

在创建对象时，可以使用内联的handler Block将相关业务逻辑一并声明。

在有多个实例需要监控时，如果采用委托模式，那么经常需要根据传入的对象来切换，而若改用handler Block来实现，则可直接将Block与相关对象放在一起；

设计API时，如果遇到handler Block，那么可以新增一个参数，使调用者可以通过该参数来决定应该把Block安排在哪个队列上执行。

2.3 使用Block中发生的循环引用

如下代码：

某个类作了如下的调用：

分析下场景：

HOClass的实例对象实例变量_networkFetcher引用获取器，_networkFetcher持有completionHandler，completionHandler又引用_fetchData，相当于持有HOClass的实例对象，所以就造成了循环引用。

解除循环引用的方式很简单，打破这个三角循环，要么是使得_networkFetcher不再引用，要么获取器不再持有completionHandler。

下面是一种解决方式：

另外一种情况是：completion handler所引用的对象最终又引用了这个Block本身。其中获取器持有completion handler，而completion handler中又对获取器的url进行引用。

上面这种保留环，打破也很简单：

如若Block所捕获的对象直接或间接地保留了Block本身，那么就得担心保留环问题；

一定要找个恰当的时机解除保留环，而不能把责任推给API的调用者。

2.4 多用派发队列，少用同步锁

在Objective-C中，多线程执行同一份代码，使用锁来实现某种同步机制，在GCD之前，有两种办法：

其一是“同步Block”：

另外一种就是：

上面两种方法有其缺陷：极端情况下，都会导致死锁，其效率也不高。

替代方案就是：GCD。

上面将保证所有读写的操作都在同一队列中，这相比上面加锁机制，更为高效（GCD基于底层的优化），也更为整洁（所有的同步在GCD中实现）。

上面可以优化的就是，可以将取值方法，异步读取，串行队列里派发异步操作，会开启一个新线程来执行异步操作，而不是同步操作那样所有的操作在同一个线程。如下：

但虽然是优化，不过有个优化陷进，就是执行异步派发是，需要拷贝Block。若拷贝Block的执行时间比Block执行所用的时间长，那么就是个“伪优化”，则比原来更慢。由于本例简单，所以改完之后可能更慢。

多个获取方法可以并发执行，而获取方法与设置方法之间不能并发执行。可以采用栅栏函数，这次改用并发队列：

下面是执行：

并发队列如果发现接下来要处理的块是个栅栏块，那么就一直要等当前所有并发块都执行完毕，才会单独执行这个栅栏块，待栅栏块执行过后，再按正常方式继续向下处理。

测试一下性能，这种做法比刚才的肯定更快。

注意，设置函数也可以用同步的栅栏块来实现，那样做可能会更高效，因为异步需要拷贝代码块。

要选方案，还是最好测一下实际的性能。

派发队列可用来表述同步语义，这种做法要比使用@synchronized或NSLock对象更简单；

将同步与异步派发结合起来，可以实现与普通加锁机制一样的同步行为，而这么做不会阻塞执行异步派发的线程；

使用同步队列及栅栏块，可以令同步行为更高效；

2.5 多用GCD，少用performSelector系列方法

NSObject中可以调用任何方法，最简单如下：

如果选择子在运行期决定，就能体现出此方式的强大之处了。这就相当于在动态绑定上再次使用动态绑定：

使用此特性的代价是：如果在ARC下编译此代码，那么编译器会发出下面警告：

warning:performSelector may cause a leak because its selector is unknown [-Warc-performSelector-leaks]

因为无法确定选择子，也就没有运用内存管理规则判断返回值是不是需要释放。ARC采用了比较谨慎的方法，就是不添加释放操作。然而这么做可能导致内存泄漏。下面是一个实例：

这段代码，在执行第一个和第二个选择子时，需要释放ret对象，而第三个则不需要。但是这个问题很容易被忽视，或者用静态分析器也无法侦测到。

编者按：根据苹果的命名规则，第一个和第二个选择子创建对象时，会拥有对象的所有权，所以需要释放。

其次，performSelector方法只返回id类型，即只能是void或者对象类型，而不能是整形等纯量类型。

另外，还有几个performSelector方法如下：

然而，上面的延时执行都可以用dispatch_after来处理：

performSelector系列方法在内存管理易有疏漏，它无法确定将要执行的选择子具体是什么，所以ARC编译器也就无法插入适当的内存管理方法；

performSelector系列方法所能处理的选择子太过局限，选择子返回值类型及发送方给方法的参数个数都受到限制；

如果想延迟执行，最好不要用performSelector系列方法，而是应该把任务封装到Block里，调用GCD来实现。

2.6 掌握GCD及操作队列的使用时机

使用NSOperation及NSOperationQueue：

取消某个操作；

指定操作间的依赖关系；

通过键值观察机制监控NSOperation。NSOperation对象许多属性都适合通过键值观察机制来监听，比如isCancelled，isFinished；

指定操作的优先级；

2.7 使用dispatch_once来执行只需运行一次的线程安全代码

更优的实现方式：

dispatch_once可以简化代码并且彻底保证线程安全，此外更高效，它没有使用重量级的同步机制。

2.8 不要使用dispatch_get_current_queue

dispatch_get_current_queue函数的行为常常与开发者所预期的不同。此函数已经废弃，只应做调试只用。

由于派发队列是按层级来组织的，所以无法单用某个队列对象来描述“当前队列”这一概念；

dispatch_get_current_queue函数用于解决由不可重入代码说引发的死锁，然而此函数解决的问题，通常也能改用“队列特定数据”来解决。

2.9 通过Dispatch Group机制，根据系统资源状况来执行任务

dispatch_group能够把任务分组，调用者可以等待这组任务执行完毕，也可以提供回调函数之后继续往下执行，这组任务完成时，调用者会得到通知。

一系列的任务可归入一个dispatch_group中，开发者可以在这组任务完毕时获得通知；

通过dispatch_group，可以在并发时派发队列同时执行多项任务。此时GCD会根据系统资源状况来调度这些并发执行的任务。开发者若自己来实现此功能，则需要编写大量代码。