信号量与并发控制

我们知道在网络请求时，会用到大量的异步线程。但异步线程的开辟并不是没有代价的，在硬件资源有限的情况下，有时候就需要对这些异步线程做一些控制，防止线程过多造成资源浪费；或者线程之间存在依赖关系，一个线程的执行必须等另外一个线程完成，而信号量（semaphore）就是 GCD 中用来做并发控制（即同步）的一种机制。

GCD 中的信号量包含了 3 个函数：

1. dispatch_semaphore_create(long)：

   用于创建一个信号量，需要注意的是，这里long 参数必须大于或等于 0。

2. dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t) ：

   这个函数会使传入的信号量加1；

3. dispatch_semaphore_wait (dispatch_semaphore_t)：

   函数会使传入的信号量减1；如果信号量的值大于0，该函数所处线程就继续执行下面的语句，并且将信号量的值减1；如果信号量为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待到超时时间或者一直等待（DISPATCH_TIME_FOREVER）。

例如：

// 1
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(2);
// 2
for (int i= 0; i< 3; i++) {
    
    //3  
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    // 4
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
  
  				
					sleep(2);// do something  				
  					// 5
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    
      });
    
  }

1. 创建一个信号量，初始值为 2；
2. 一个循环，循环 10 次，每次循环创建一个异步线程；
3. 第一次循环中，首先 dispatch_semaphore_wait，信号量 -1 ，2-1=1，信号量大于 0，继续执行，
4. 再创建一个线程。循环 2 次后创建两个线程，信号量为 0，dispatch_semaphore_wait 后面的语句不再执行，线程不再创建。
5. 当其中一个异步线程执行完后，信号量 +1，dispatch_after 再次创建新的线程。

这里，信号量相当于起了一个节流阀的作用，我们创建信号量时就指定了异步线程最大数量为 2，到达最大线程数后线程就必须等待一段时间才能创建新线程。这里的 DISPATCH_TIME_FOREVER 表示一直等待。也可以指定为一个 dispatch_time_t 类型的时间。

再来看一个例子：

// 1
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
// 2
for (int i= 0; i< 3; i++) {
    
    //3  
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    // 4
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
  
  				
					sleep(2);// do something  				
  					// 5
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    
      });
    
  }

这里的代码跟前面一模一样，除了我们将信号量设置为 0。这样循环在第一次执行时就会停住了，因为 dispatch_semaphore_wait 在信号量为 0 时会无限等待。要让循环能够进行，可以将dispatch_semaphore_wait 放到最后：

// 1
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);
// 2
for (int i= 0; i< 3; i++) {
    
    // 3
    dispatch_after(dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, (int64_t)(1.0 * NSEC_PER_SEC)), dispatch_get_main_queue(), ^{
  
  				
					sleep(2);// do something  				
  					// 4
            dispatch_semaphore_signal(semaphore);
    
      });
    // 5  
    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);

  }

这样，第一次循环时首先创建一个线程，然后检查信号量为 0，等待，等第一个线程执行完，信号量+1,第二个线程才会创建，同理类推。相当于同步执行了线程中的代码，但避免了嵌套代码块的写法（即金字塔地狱）。