iOS底層GCD (技術總結)

精神食糧發表於2021-08-25
前言

今天,我們再來研究一下 GCD 部分的柵欄函式底層實現,訊號量和排程組的應用。也算是 GCD 篇章的一個結尾。好的,下面就開始今天的內容。


排程組
排程組最直接的作用就是 控制任務執行順序

排程組的使用
dispatch_group_create :建立排程組
dispatch_group_async :進組任務
dispatch_group_notify :進組任務執行完畢通知
dispatch_group_wait :進組任務執行等待時間

搭配使用
dispatch_group_enter :進組
dispatch_group_leave :出組
 
例子
    
        // 自定義併發佇列
    
        dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("superman", DISPATCH_QUEUE_CONCURRENT);
    
    
    
       // 建立組    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();
       // 新增任務    for (int i = 0; i < 5; i++) {
           dispatch_group_async(group, queue, ^{            NSLog(@"開始執行任務 -- %d", i);
               sleep(2);            NSLog(@"任務-%d執行完畢", i);        });
       }
       // 新增任務    for (int i = 0; i < 3; i++) {
           dispatch_group_enter(group);        dispatch_async(queue, ^{            NSLog(@"開始執行終極任務 -- %d", i);
               sleep(1);            NSLog(@"終極任務-%d執行完畢", i);
               dispatch_group_leave(group);        });    }
       // 任務執行完畢回撥    dispatch_group_notify(group, queue, ^{
           NSLog(@"任務都執行完了哦");
        });

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    我們發現 
    dispatch_group_async = dispatch_group_enter + dispatch_group_leave, 
    不知你有沒有發現,並且 出組 進組 搭配不對稱的話,會奔潰掉。並且排程組是如何來實現所有的任務都執行完畢再執行最後的通知的呢?帶著這些疑問,我們看下其內部實現是怎樣的。

    dispatch_group_create
      dispatch_group_tdispatch_group_create(void){  return _dispatch_group_create_with_count(0);}

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      _dispatch_group_create_with_count

        
        static inline dispatch_group_t
        
        _dispatch_group_create_with_count(uint32_t n)
        
        {
        
          dispatch_group_t dg = _dispatch_object_alloc(DISPATCH_VTABLE(group),
        
              sizeof(struct dispatch_group_s));
        
          dg->do_next = DISPATCH_OBJECT_LISTLESS;
        
          dg->do_targetq = _dispatch_get_default_queue(false);
        
          if (n) {
        
            os_atomic_store2o(dg, dg_bits,
        
                (uint32_t)-n * DISPATCH_GROUP_VALUE_INTERVAL, relaxed);
        
            os_atomic_store2o(dg, do_ref_cnt, 1, relaxed); // <rdar://22318411>
        
          }
        
          return dg;
        
        }
        
        
        
        ...
        #define os_atomic_store2o(p, f, v, m) \ os_atomic_store(&(p)->f, (v), m)
        ...
        #define os_atomic_store(p, v, m) \ atomic_store_explicit(_os_atomic_c11_atomic(p), v, memory_order_##m) ...
        #define atomic_store_explicit __c11_atomic_store
        -------
        在標頭檔案<stdatomic.h>中定義                                                     | --------------------------------------------------------------------------- | void atomic_store(volatile A * obj,需要C);                                
        原子替換`obj`指向的原子變數的值`desired`。該操作是原子寫入操作。
        ------

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        dispatch_group_enter

          voiddispatch_group_enter(dispatch_group_t dg){  // The value is decremented on a 32bits wide atomic so that the carry  // for the 0 -> -1 transition is not propagated to the upper 32bits.  uint32_t old_bits = os_atomic_sub_orig2o(dg, dg_bits,      DISPATCH_GROUP_VALUE_INTERVAL, acquire);  uint32_t old_value = old_bits & DISPATCH_GROUP_VALUE_MASK;  if (unlikely(old_value == 0)) {    _dispatch_retain(dg); // <rdar://problem/22318411>  }  if (unlikely(old_value == DISPATCH_GROUP_VALUE_MAX)) {    DISPATCH_CLIENT_CRASH(old_bits,        "Too many nested calls to dispatch_group_enter()");  }}

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          dispatch_group_leave

            
            void
            
            dispatch_group_leave(dispatch_group_t dg)
            
            {
            
              // 該值在64位寬的原子上遞增
            
              // the -1 -> 0 轉換以原子的方式遞增生成
            
              uint64_t new_state, old_state = os_atomic_add_orig2o(dg, dg_state,
            
                  DISPATCH_GROUP_VALUE_INTERVAL, release);
            
              uint32_t old_value = (uint32_t)(old_state & DISPATCH_GROUP_VALUE_MASK);
            
            
            
             if (unlikely(old_value == DISPATCH_GROUP_VALUE_1)) {    old_state += DISPATCH_GROUP_VALUE_INTERVAL;    do {      new_state = old_state;      if ((old_state & DISPATCH_GROUP_VALUE_MASK) == 0) {        new_state &= ~DISPATCH_GROUP_HAS_WAITERS;        new_state &= ~DISPATCH_GROUP_HAS_NOTIFS;      } else {        // If the group was entered again since the atomic_add above,        // we can't clear the waiters bit anymore as we don't know for        // which generation the waiters are for        new_state &= ~DISPATCH_GROUP_HAS_NOTIFS;      }      if (old_state == new_state) break;    } while (unlikely(!os_atomic_cmpxchgv2o(dg, dg_state,        old_state, new_state, &old_state, relaxed)));
                           // 喚醒的是 notify    return _dispatch_group_wake(dg, old_state, true);  }
             if (unlikely(old_value == 0)) {    DISPATCH_CLIENT_CRASH((uintptr_t)old_value,        "Unbalanced call to dispatch_group_leave()");  } }
            ...
            #define DISPATCH_GROUP_GEN_MASK         0xffffffff00000000ULL #define DISPATCH_GROUP_VALUE_MASK       0x00000000fffffffcULL #define DISPATCH_GROUP_VALUE_INTERVAL   0x0000000000000004ULL #define DISPATCH_GROUP_VALUE_1          DISPATCH_GROUP_VALUE_MASK #define DISPATCH_GROUP_VALUE_MAX        DISPATCH_GROUP_VALUE_INTERVAL #define DISPATCH_GROUP_HAS_NOTIFS       0x0000000000000002ULL #define DISPATCH_GROUP_HAS_WAITERS      0x0000000000000001ULL

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            最後,如果 old_value 和 DISPATCH_GROUP_VALUE_1 相等, 
            最後會喚醒 notify 的執行。

            dispatch_group_async
              
              void
              
              
              dispatch_group_async
              (
              dispatch_group_t dg, 
              dispatch_queue_t dq,
              
                  
              dispatch_block_t db)
              
              {
              
                
              dispatch_continuation_t dc = _dispatch_continuation_alloc();
              
                
              uintptr_t dc_flags = DC_FLAG_CONSUME | DC_FLAG_GROUP_ASYNC;
              
                
              dispatch_qos_t qos;
              
              
              
               qos = _dispatch_continuation_init(dc, dq, db, 0, dc_flags);  _dispatch_continuation_group_async(dg, dq, dc, qos); }

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              程式碼執行來到了 _dispatch_continuation_group_async
              _dispatch_continuation_group_async
              在這裡呼叫了 dispatch_group_enter()

                static inline void_dispatch_continuation_group_async(dispatch_group_t dg, dispatch_queue_t dq,    dispatch_continuation_t dc, dispatch_qos_t qos){  dispatch_group_enter(dg);  dc->dc_data = dg;  _dispatch_continuation_async(dq, dc, qos, dc->dc_flags);}

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                那麼,在呼叫完block執行後,才會有 leave 的呼叫所以,我們在 自定義併發佇列執行的最後 找到了leave:

                  static inline void_dispatch_continuation_with_group_invoke(dispatch_continuation_t dc){  struct dispatch_object_s *dou = dc->dc_data;  unsigned long type = dx_type(dou);  if (type == DISPATCH_GROUP_TYPE) {    _dispatch_client_callout(dc->dc_ctxt, dc->dc_func);    _dispatch_trace_item_complete(dc);    dispatch_group_leave((dispatch_group_t)dou);  } else {    DISPATCH_INTERNAL_CRASH(dx_type(dou), "Unexpected object type");  }}

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                  這也就解釋了為什麼dispatch_group_async 使用後
                  有 dispatch_group_enter + dispatch_group_leave 的效果。



                  原文作者:阿華的12年

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