dispatch_source
##概述
Dispatch Source是BSD系统内核惯有功能kqueue的包装,kqueue是在XNU内核中发生各种事件时,在应用程序编程方执行处理的技术。它的CPU负荷非常小,尽量不占用资源。当事件发生时,Dispatch Source会在指定的Dispatch Queue中执行事件的处理。
使用
dispatch_source
最常见的用途是实现定时器,GCD timer不依赖runloop,因此任何线程都可以使用,由于使用block,不会忘记避免循环引用,定时器可以自由控制精度,随时修改时间间隔等。1
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6dispatch_source_t timer = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
dispatch_source_set_timer(timer, dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 0), 10*NSEC_PER_SEC, 1*NSEC_PER_SEC); //每10秒触发timer,误差1秒
dispatch_source_set_event_handler(timer, ^{
// 定时器触发时执行的 block
});
dispatch_resume(timer);
源码分析
dispatch_source_create
1 | dispatch_source_t dispatch_source_create(dispatch_source_type_t type, |
dispatch_source_set_timer
1 | //实际调用方法 |
_dispatch_source_set_timer
实际上是调用了_dispatch_source_set_timer2
函数:
1 | static void _dispatch_source_set_timer2(void *context) { |
_dispatch_source_set_timer2
函数的逻辑是在_dispatch_mgr_q(序列号为2的manager queue)
队列执行_dispatch_source_set_timer3(params)
,接下来的逻辑如下:
1 | static void _dispatch_source_set_timer3(void *context) { |
当初提交到_dispatch_mgr_q
队列的block会被执行,调用&dispatch_mgr_q->do_invoke
函数,即&_dispatch_mgr_q
的vtable
中定义的_dispatch_mgr_thread
。接下来会走到_dispatch_mgr_invoke
函数。在这个函数里用I/O多路复用功能的select来实现定时器功能:
1 | r = select(FD_SETSIZE, &tmp_rfds, &tmp_wfds, NULL, poll ? (struct timeval*)&timeout_immediately : NULL); |
当内层的 _dispatch_mgr_q
队列被唤醒后,还会进一步唤醒外层的队列(当初用户指定的那个),并在指定队列上执行 timer 触发时的 block。
dispatch_source_set_event_handler/dispatch_source_set_cancel_handler
保存和取消事件处理的上下文信息1
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40void dispatch_source_set_event_handler(dispatch_source_t ds,
dispatch_block_t handler) {
//将block进行copy后压入到队列中
handler = _dispatch_Block_copy(handler);
_dispatch_barrier_trysync_f((dispatch_queue_t)ds, handler,
_dispatch_source_set_event_handler2);
}
static void _dispatch_source_set_event_handler2(void *context) {
dispatch_source_t ds = (dispatch_source_t)_dispatch_queue_get_current();
dispatch_assert(dx_type(ds) == DISPATCH_SOURCE_KEVENT_TYPE);
dispatch_source_refs_t dr = ds->ds_refs;
if (ds->ds_handler_is_block && dr->ds_handler_ctxt) {
Block_release(dr->ds_handler_ctxt);
}
//设置上下文,保存提交的block等信息
dr->ds_handler_func = context ? _dispatch_Block_invoke(context) : NULL;
dr->ds_handler_ctxt = context;
ds->ds_handler_is_block = true;
}
void dispatch_source_set_cancel_handler(dispatch_source_t ds,
dispatch_block_t handler) {
//将block进行copy后压入到队列中
handler = _dispatch_Block_copy(handler);
_dispatch_barrier_trysync_f((dispatch_queue_t)ds, handler,
_dispatch_source_set_cancel_handler2);
}
static void _dispatch_source_set_cancel_handler2(void *context) {
dispatch_source_t ds = (dispatch_source_t)_dispatch_queue_get_current();
dispatch_assert(dx_type(ds) == DISPATCH_SOURCE_KEVENT_TYPE);
dispatch_source_refs_t dr = ds->ds_refs;
if (ds->ds_cancel_is_block && dr->ds_cancel_handler) {
Block_release(dr->ds_cancel_handler);
}
//保存事件取消的信息
dr->ds_cancel_handler = context;
ds->ds_cancel_is_block = true;
}
dispatch_resume/dispatch_suspend
GCD 对象的暂停和恢复由 do_suspend_cnt
决定,暂停时通过原子操作将改属性的值加 2,对应的在恢复时通过原子操作将该属性减二。
1 | //恢复 |
do_suspend_cnt
有两个默认值:1
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((x)->do_suspend_cnt >= DISPATCH_OBJECT_SUSPEND_INTERVAL)
在唤醒队列时有如下代码:
1 | void _dispatch_queue_invoke(dispatch_queue_t dq) { |
可见能够唤醒队列的前提是 dp->do_suspend_cnt - 1 = 0
,也就是要求 do_suspend_cnt
的值就是 DISPATCH_OBJECT_SUSPEND_LOCK
观察 8 个全局队列和主队列的定义就会发现,他们的 do_suspend_cnt
值确实为 DISPATCH_OBJECT_SUSPEND_LOCK
,因此默认处于启动状态。
而 dispatch_source
的 create 方法中,do_suspend_cnt
的初始值为 DISPATCH_OBJECT_SUSPEND_INTERVAL
,因此默认处于暂停状态,需要手动开启。
dispatch_after
dispatch_after
是基于Dispatch Source的定时器实现的,函数内部直接调用dispatch_after_f
,代码如下:1
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36void dispatch_after_f(dispatch_time_t when, dispatch_queue_t queue, void *ctxt, dispatch_function_t func) {
uint64_t delta, leeway;
dispatch_source_t ds;
//屏蔽DISPATCH_TIME_FOREVER类型
if (when == DISPATCH_TIME_FOREVER) {
DISPATCH_CLIENT_CRASH(
"dispatch_after_f() called with 'when' == infinity");
return;
}
delta = _dispatch_timeout(when);
if (delta == 0) {
return dispatch_async_f(queue, ctxt, func);
}
leeway = delta / 10; // <rdar://problem/13447496>
if (leeway < NSEC_PER_MSEC) leeway = NSEC_PER_MSEC;
if (leeway > 60 * NSEC_PER_SEC) leeway = 60 * NSEC_PER_SEC;
// this function can and should be optimized to not use a dispatch source
//创建dispatch_source
ds = dispatch_source_create(DISPATCH_SOURCE_TYPE_TIMER, 0, 0, queue);
dispatch_assert(ds);
dispatch_continuation_t dc = _dispatch_continuation_alloc();
dc->do_vtable = (void *)(DISPATCH_OBJ_ASYNC_BIT | DISPATCH_OBJ_BARRIER_BIT);
dc->dc_func = func;
dc->dc_ctxt = ctxt;
dc->dc_data = ds;
//将dispatch_continuation_t存储到上下文中
dispatch_set_context(ds, dc);
//设置timer并启动
dispatch_source_set_event_handler_f(ds, _dispatch_after_timer_callback);
dispatch_source_set_timer(ds, when, DISPATCH_TIME_FOREVER, leeway);
dispatch_resume(ds);
}
timer到时之后,会调用_dispatch_after_timer_callback
函数,在这里取出上下文里的block并执行:
1 | void _dispatch_after_timer_callback(void *ctxt) { |
总结
Dispatch Source使用最多的就是用来实现定时器,source创建后默认是暂停状态,需要手动调用dispatch_resume启动定时器。dispatch_after只是封装调用了dispatch source定时器,然后在回调函数中执行定义的block。
source 最终会被提交到manager队列中,按照触发时间排好序。随后找到最近触发的定时器,调用内核的select方法等待。等待结束后,依次唤醒manager队列和用户制定队列,最终触发设置的回调block。
GCD中的对象用do_suspend_cnt来表示是否暂停。队列默认处于启动状态,而dispatch_source
需要手动启动。
Dispatch Source定时器使用时也有一些需要注意的地方,不然很可能会引起crash:
1、循环引用:dispatch_source_set_event_handler
使用时要避免循环引用。
2、dispatch_resume和dispatch_suspend调用次数需要平衡,如果重复调用dispatch_resume则会崩溃,因为重复调用会让dispatch_resume代码里if分支不成立,从而执行了DISPATCH_CLIENT_CRASH(“Over-resume of an object”)导致崩溃。
3、source在suspend状态下,如果直接设置source = nil或者重新创建source都会造成crash。正确的方式是在resume状态下调用dispatch_source_cancel(source)后再重新创建。
参考资料
从NSTimer的失效性谈起(二):关于GCD Timer和libdispatch
深入浅出 GCD 之 dispatch_source
深入理解GCD