GCD信号量—dispatch_semaphore详解与使用

一 什么是信号量？
dispatch_semaphore信号量是一种基于计数器的一种多线程同步机制。
简单来说就是控制访问资源的数量，比如系统有两个资源可以被利用，同时有三个线程要访问，只能允许两个线程访问，第三个应当等待资源被释放后再访问。

注意：再GCD中，只有调度的线程在信号量不足的时候才会进入内核态进行线程阻塞。

二 如何使用信号量？
主要三个函数：
dispatch_semaphore_create，
dispatch_semaphore_signal，
dispatch_semaphore_wait。
1）dispatch_semaphore_create的声明为：
　 dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value);
　 传入的参数为long，输出一个dispatch_semaphore_t类型且值为value的信号量。值得注意的是，这里的传入的参数value必须大于或等于0，否则dispatch_semaphore_create会返回NULL。（关于信号量，我就不在这里累述了，网上很多介绍这个的。我们这里主要讲一下dispatch_semaphore这三个函数的用法）。
2）dispatch_semaphore_signal的声明为：
　 long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema)
　 这个函数会使传入的信号量dsema的值加1；（至于返回值，待会儿再讲）。
3） dispatch_semaphore_wait的声明为：
　　long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout)；
　　这个函数会使传入的信号量dsema的值减1；这个函数的作用是这样的，如果dsema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desema的值为0，那么这个函数就阻塞当前线程等待timeout（注意timeout的类型为dispatch_time_t，不能直接传入整形或float型数），如果等待的期间desema的值被dispatch_semaphore_signal函数加1了，且该函数（即dispatch_semaphore_wait）所处线程获得了信号量，那么就继续向下执行并将信号量减1。如果等待期间没有获取到信号量或者信号量的值一直为0，那么等到timeout时，其所处线程自动执行其后语句。
　　
4）dispatch_semaphore_signal的返回值为long类型，当返回值为0时表示当前并没有线程等待其处理的信号量，其处理的信号量的值加1即可。当返回值不为0时，表示其当前有（一个或多个）线程等待其处理的信号量，并且该函数唤醒了一个等待的线程（当线程有优先级时，唤醒优先级最高的线程；否则随机唤醒）。dispatch_semaphore_wait的返回值也为long型。当其返回0时表示在timeout之前，该函数所处的线程被成功唤醒。当其返回不为0时，表示timeout发生。
5）在设置timeout时，比较有用的两个宏：DISPATCH_TIME_NOW 和 DISPATCH_TIME_FOREVER。
　　DISPATCH_TIME_NOW　　表示当前；
　　DISPATCH_TIME_FOREVER　　表示遥远的未来；
　　一般可以直接设置timeout为这两个宏其中的一个，或者自己创建一个dispatch_time_t类型的变量。创建dispatch_time_t类型的变量有两种方法，dispatch_time和dispatch_walltime。利用创建dispatch_time创建dispatch_time_t类型变量的时候一般也会用到这两个变量。
　　
　　dispatch_time的声明如下：
　　dispatch_time_t dispatch_time(dispatch_time_t when, int64_t delta)；
　　其参数when需传入一个dispatch_time_t类型的变量，和一个delta值。表示when加delta时间就是timeout的时间。例如：dispatch_time_t t = dispatch_time(DISPATCH_TIME_NOW, 1*1000*1000*1000);表示当前时间向后延时一秒为timeout的时间。
　　6）关于信号量，一般可以用停车来比喻。
　　停车场剩余4个车位，那么即使同时来了四辆车也能停的下。如果此时来了五辆车，那么就有一辆需要等待。信号量的值就相当于剩余车位的数目，dispatch_semaphore_wait函数就相当于来了一辆车，dispatch_semaphore_signal就相当于走了一辆车。停车位的剩余数目在初始化的时候就已经指明（dispatch_semaphore_create（long value）），调用一次dispatch_semaphore_signal，剩余的车位就增加一个；调用一次dispatch_semaphore_wait剩余车位就减少一个；当剩余车位为0时，再来车（即调用dispatch_semaphore_wait）就只能等待。有可能同时有几辆车等待一个停车位。有些车主没有耐心，给自己设定了一段等待时间，这段时间内等不到停车位就走了，如果等到了就开进去停车。而有些车主就像把车停在这，所以就一直等下去。

代码举简单示例如下：

    int data = 3;
    __block int mainData = 0;
    __block dispatch_semaphore_t sem = dispatch_semaphore_create(0);
    dispatch_queue_t queue = dispatch_queue_create("StudyBlocks", NULL);

    dispatch_async(queue, ^(void) {

        int sum = 0;

        for(int i = 0; i < 5; i++){
            sum += data;           
            NSLog(@" >> Sum: %d", sum);
        }        
        dispatch_semaphore_signal(sem);
    });

    dispatch_semaphore_wait(sem, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    for(int j=0;j<5;j++){
        mainData++;
        NSLog(@">> Main Data: %d",mainData);
    }

    dispatch_release(sem);
    dispatch_release(queue);

输出：

2013-07-08 11:33:05.654 dispatch[1102:1e03]  >> Sum: 3
2013-07-08 11:33:05.656 dispatch[1102:1e03]  >> Sum: 6
2013-07-08 11:33:05.657 dispatch[1102:1e03]  >> Sum: 9
2013-07-08 11:33:05.658 dispatch[1102:1e03]  >> Sum: 12
2013-07-08 11:33:05.659 dispatch[1102:1e03]  >> Sum: 15
2013-07-08 11:33:05.660 dispatch[1102:c07] >> Main Data: 1
2013-07-08 11:33:05.660 dispatch[1102:c07] >> Main Data: 2
2013-07-08 11:33:05.660 dispatch[1102:c07] >> Main Data: 3
2013-07-08 11:33:05.661 dispatch[1102:c07] >> Main Data: 4
2013-07-08 11:33:05.661 dispatch[1102:c07] >> Main Data: 5

通过信号量就可以保证,Main Data 永远在Sum之后执行。