大纲
- 信号量介绍
- 信号量使用
- 信号量源码分析
一、信号量 dispatch_semaphore
信号量分析。GCD 的源码 在libdispatch 库中实现的，可以在 Apple Open Source下载
使用：
1、dispatch_semaphore_create(value)
创建信号量，value一般情况下传0
2、dispatch_semaphore_wait()
等待信号量，会对信号量减1(value - 1)，当信号量 < 0 时，会阻塞当前线程，等待信号（signal），当信号量 >= 0时，会执行wait后面的代码
3、dispatch_semaphore_signal()
信号量加1，当信号量 >= 0 会执行wait之后的代码。
因此 dispatch_semaphore_wait() 和 dispatch_semaphore_signal() 要成对使用。
- (IBAction)doTestButtonTouched:(id)sender {
dispatch_queue_t globalQueue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
// 创建信号量
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
// 添加任务1
dispatch_async(globalQueue, ^{
sleep(1);
NSLog(@"task 1");
// 任务1执行完毕，信号量 +1
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
// 添加任务2
dispatch_async(globalQueue, ^{
NSLog(@"task 2");
// 任务2执行完毕，信号量 +1
dispatch_semaphore_signal(semaphore);
});
NSLog(@"wait tasks...");
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"one task done!");
dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
NSLog(@"The other task done!");
// 两次signal后信号量 = 0，执行接下来的代码
NSLog(@"All tasks done!");
} 2020-04-08 10:17:34.828547+0800 filedome[30625:561172] wait tasks...
2020-04-08 10:17:34.828547+0800 filedome[30625:561172] task 2
2020-04-08 10:17:34.828547+0800 filedome[30625:561172] one task done!
2020-04-08 10:17:34.828547+0800 filedome[30625:561172] task 1
2020-04-08 10:17:34.828547+0800 filedome[30625:561172] The other task done!
2020-04-08 10:17:34.828547+0800 filedome[30625:561172] All tasks done!从输出结果可以看出，连续调用两次dispatch_semaphore_wait(),并不是会信号量连续两次-1，而是第一次wait -1之后阻塞线程，然后等到任务2 结束后的signal。此时信号量成为0，继续往下执行，wait -1，再次阻塞线程，任务1执行完后signal再到往下执行信息。
wait 对信号量计数-1.如果结果值小于0，这个函数会在返回前一直等待 signal
二、源码分析
1、创建信号量
通过 dispatch_semaphore_create(long value)创建一个信号量
/ *!
* @function dispatch_semaphore_create
*
* @abstract
* Creates new counting semaphore with an initial value.
*
* @discussion
* Passing zero for the value is useful for when two threads need to reconcile
* the completion of a particular event. Passing a value greater than zero is
* useful for managing a finite pool of resources, where the pool size is equal
* to the value.
*
* @param value
* The starting value for the semaphore. Passing a value less than zero will
* cause NULL to be returned.
*
* @result
* The newly created semaphore, or NULL on failure.
* /
API_AVAILABLE(macos(10.6), ios(4.0))
DISPATCH_EXPORT DISPATCH_MALLOC DISPATCH_RETURNS_RETAINED DISPATCH_WARN_RESULT
DISPATCH_NOTHROW
dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value); 根据初始值，values 创建一个计数信号量。当两个线程需要协同完成任务是，一般传0。当用来管理有限的资源池是，一般传大于0 的值。
value 信号量的初始值。如果是小于0 的话，直接创建失败，函数返回NULL。
dispatch_semaphore_create()的实现：
dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value)
{
dispatch_semaphore_t dsema;
// If the internal value is negative, then the absolute of the value is
// equal to the number of waiting threads. Therefore it is bogus to
// initialize the semaphore with a negative value.
if (value < 0) {
return DISPATCH_BAD_INPUT;
}
dsema = _dispatch_object_alloc(DISPATCH_VTABLE(semaphore),
sizeof(struct dispatch_semaphore_s));
dsema->do_next = DISPATCH_OBJECT_LISTLESS;
dsema->do_targetq = _dispatch_get_default_queue(false);
dsema->dsema_value = value;
_dispatch_sema4_init(&dsema->dsema_sema, _DSEMA4_POLICY_FIFO);
dsema->dsema_orig = value;
return dsema;
}1、先判断value是否小于0
2、开辟内存空间，初始化结构体成员。
3、返回初始化后的结构体
2、信号量等待 dispatch_semaphore_wait
等待一个信号量，会对信号量进行减1 操作，如果信号量小于0，该函数不会返回，直到等到一个信号量发送 signal（信号）
第一个参数，不能为NULL
第二个参数timerout： 指定等待的超时时间
返回值，成功返回0，如果超时返回 !0
long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)
{
long value = os_atomic_dec2o(dsema, dsema_value, acquire);
if (likely(value >= 0)) {
return 0;
}
return _dispatch_semaphore_wait_slow(dsema, timeout);
} 1、尝试获取锁，在说去锁的时候会对限号量-1，如果剩余信号量>=0,函数直接返回成功。
2、信号量<0,调用_dispatch_semaphore_wait_slow，该函数会等到信号后才会返回
_dispatch_semaphore_wait_slow
DISPATCH_NOINLINE
static long _dispatch_semaphore_wait_slow(dispatch_semaphore_t dsema,
dispatch_time_t timeout)
{
long orig;
_dispatch_sema4_create(&dsema->dsema_sema, _DSEMA4_POLICY_FIFO);
switch (timeout) {
default:
if (!_dispatch_sema4_timedwait(&dsema->dsema_sema, timeout)) {
break;
}
// Fall through and try to undo what the fast path did to
// dsema->dsema_value
case DISPATCH_TIME_NOW:
orig = dsema->dsema_value;
while (orig < 0) {
if (os_atomic_cmpxchgvw2o(dsema, dsema_value, orig, orig + 1,
&orig, relaxed)) {
return _DSEMA4_TIMEOUT();
}
}
// Another thread called semaphore_signal().
// Fall through and drain the wakeup.
case DISPATCH_TIME_FOREVER:
_dispatch_sema4_wait(&dsema->dsema_sema);
break;
}
return 0;
}1、函数内部创建一个局部的锁，这个锁会保存在我们通过 dispatch_semaphore_create() 创建的信号量的dsema_sema 成员，即dsema->dsema_sema
2、timeout
（1）、大多数情况下我们会使用 DISPATCH_TIME_FOREVER。会直接wait，使线程进入休眠，等到信号后会唤醒线程。
（2）、自定义超时时间会走default ，也会休眠线程，不同的是他是计时休眠。如果超时线程也会被唤醒。
（3）、DISPATCH_TIMER_NOW 超时时间是现在，会立即超时。
3、发送信号 dispatch_semaphore_signal
对计数信号量+1，如果之前的信号量小于0，该函数会唤醒「一个」等待中的线程
参数不能为NULL
返回值：如果该函数唤醒了一个线程，返回非0，否则返回0
long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema)
{
long value = os_atomic_inc2o(dsema, dsema_value, release);
if (likely(value > 0)) {
return 0;
}
if (unlikely(value == LONG_MIN)) {
DISPATCH_CLIENT_CRASH(value,
"Unbalanced call to dispatch_semaphore_signal()");
}
return _dispatch_semaphore_signal_slow(dsema);
} 1、释放锁，同时对信号量+1
2、如果信号量>0,直接返回
3、如果信号量<=0,说明执勤啊有线程在休眠等待信号，调用 _dispatch_semaphore_signal_slow() 发出一个信号来唤醒一个线程
总结：
1、等待的线程：是指调用dispatch_semaphore_wait()时所在的线程
2、从其他线程发出信号dispatch_semaphore_signal，会唤醒一个等在中的线程
3、GCD的dispatch_semaphore 就是一个计数信号量，通过这个计数量来管理线程，使线程或休眠等待，或唤醒执行任务
