iOS里关于block的一些理解

介绍

block实际上就是Objective-C语言对于闭包的实现。
block配合上dispatch_queue,可以方便地实现简单的多线程编程和异步编程。
(闭包是一个函数(或指向函数的指针),再加上该函数执行的外部的上下文变量(有时候也称作自由变量)。)

block的写法

回传值(^名字)(参数列);

// 声明一个square的Block Pointer,其所指向的Block有一个int输入和int输出  
typedef int (^square)(int);  
// 将Block实体指定给square  
square = ^(int a){ return a * a; };  
// 调用方法,感觉是是不是很像function的用法?  
int result = square(5);  
NSLog(@"%d", result);  

当其作为Object-C method的传入值的话,需要把类型写在变量前面,然后加上小括号。比如下面这种写法:

// square参数的类型是int(^)(int)  
-(void)objcMethod:(int(^)(int))square;  

block阵列的使用

{
    void (^blocks[3])(void);
    for (NSInteger i = 0; i < 3; i++) {
        blocks[i] = ^{
            NSLog(@"Hello:%i", i);
        };
    }
    blocks[0](); // result:Hello:0
    blocks[1](); // result:Hello:1
    blocks[2](); // result:Hello:2
}

存取变量

Block将使用到的、作用域附近的变量的值建立一份快照拷贝到栈上。

  • 读取和Block pointer同一个Scope的变量值:
{  
    int outA = 8;  
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){ return outA + a;};  
    //block里面可以读取同一类型的outA的值  
    int result = myPtr(3);  // result is 11  
    NSLog(@"result=%d", result);  
}

下面这一段代码就不一样了

{
    int outA = 8;  
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){ return outA + a;};//block里面可以读取同一类型的outA的值  
    outA = 5;  // 在调用myPtr之前改变outA的值  
    int result = myPtr(3);  // result的值仍然是11,并不是8  
    NSLog(@"result=%d", result);  
}  

为什么result 的值仍然是11?而不是8呢?事实上,myPtr在其主体中用到的outA这个变量值的时候做了一个copy的动作,把outA的值copy下来,在Block中作为常量使用。所以,之后outA即使换成了新的值,对于myPtr里面copy的值是没有影响的。(类似于深拷贝)

需要注意的是,这里copy的值是变量的值,如果它是一个记忆体的位置(地址),换句话说,就是这个变量是个指针的话,它的值是可以在block里被改变的。(相当于浅拷贝,拷贝的只是一个指针地址,对象地址还是没变的)

{  
    NSMutableArray \*mutableArray = [NSMutableArray arrayWithObjects:@"one", @"two", @"three", nil];  
    int result = ^(int a){[mutableArray removeLastObject]; return a*a;}(5);  
    NSLog(@"test array :%@", mutableArray);  
} 
// 原本mutableArray的值是{@"one",@"two",@"three"},在block里面被更改mutableArray后,就变成{@"one", @"two"}了。
  • 直接存取static类型的变量

因为全局变量或静态变量在内存中的地址是固定的,Block在读取该变量值的时候是直接从其所在内存读出,获取到的是最新值,而不是在定义时copy的常量。

{  
    static int outA = 8;  
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){return outA + a;};  
    outA = 5;  
    int result = myPtr(3);  
    //result的值是8,因为outA是static类型的变量 (该变量在全局数据区分配内存,但作用域还是局部作用域) 
    NSLog(@"result=%d", result);     
}  
  • Block Variable类型的变量

在某个变量前面如果加上修饰字“__block”的话(注意,block前面有两个下划线),这个变量就称作block variable。基本类型的Block变量等效于全局变量、或静态变量。即将“外部变量”在栈中的内存地址放到了堆中。

那么在block里面就可以任意修改此变量的值,如下代码:

{  
    __block int num = 5;  
    NSLog(@"定义前:%p", &num); 
    int (^myPtr)(int) = ^(int a){
                            NSLog(@"block内部:%p", &num);
                            return num++;                                             };  
    int (^myPtr2)(int) = ^(int a){
                            NSLog(@"block内部:%p", &num);
                            return num++;
                            };  
    int result = myPtr(0);   //result的值为5,num的值为6  
    result = myPtr2(0);      //result的值为6,num的值为7 
    NSLog(@"定义后:%p", &num);
    NSLog(@"result=%d", result);      
}

输出(我们看到num进入block之后内存地址其实改变了,也就是block 内部的变量会被 copy 到堆区):

2016-09-12 16:24:16.622 test[20146:972930] 定义前:0x7fff5caf0a78
2016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] block内部:0x7ff539c0b1a8
2016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] block内部:0x7ff539c0b1a8
2016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] 定义后:0x7ff539c0b1a8
2016-09-12 16:24:16.623 test[20146:972930] result=6
  • weak–strong dance(避免循环引用)

使用方将self或成员变量加入block之前要先将self变为__weak
在多线程环境下(block中的weakSelf有可能被析构的情况下),需要先将self转为strong指针,避免在运行到某个关键步骤时self对象被析构。
以上两条合起来有个名词叫weak–strong dance

以下是使用weak–strong dance的经典代码

__weak __typeof(self)weakSelf = self和
__strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf
// AFNetworking经典代码
__weak __typeof(self)weakSelf = self;
AFNetworkReachabilityStatusBlock callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
    __strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf;
    strongSelf.networkReachabilityStatus = status;
    if (strongSelf.networkReachabilityStatusBlock) {
        strongSelf.networkReachabilityStatusBlock(status);
    }
};

其中用到了__typeof(self),这里涉及几个知识点:
a. __typeof、__typeof__、typeof的区别
恩~~他们没有区别,但是这牵扯一段往事,在早期C语言中没有typeof这个关键字,__typeof、__typeof__是在C语言的扩展关键字的时候出现的。
typeof是现代GNU C++的关键字,从Objective-C的根源说,他其实来自于C语言,所以AFNetworking使用了继承自C的关键字。

b.对于老的LLVM编译器上面这句话会编译报错,所以在很早的ARC使用者中流行__typeof(&*self)这种写法,原因如下
大致说法是老LLVM编译器会将__typeof转义为 XXX类名 const __strong的__strong和前面的__weak关键字对指针的修饰又冲突了,所以加上&对指针的修饰。

第四、五、六行,如果不转成strongSelf而使用weakSelf,后面几句话中,有可能在第四句执行之后self的对象可能被析构掉,然后后面的StausBlock没有执行,导致逻辑错误。

最后第五行,使用前对block判空。


// 以下代码是对__weak __typeof(self)weakSelf = self
// 和__strong __typeof(weakSelf)strongSelf = weakSelf的宏定义

#ifndef weakify
    #if DEBUG
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define weakify(object) autoreleasepool{} __weak __typeof__(object) weak##_##object = object;
        #else
        #define weakify(object) autoreleasepool{} __block __typeof__(object) block##_##object = object;
        #endif
    #else
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define weakify(object) try{} @finally{} {} __weak __typeof__(object) weak##_##object = object;
        #else
        #define weakify(object) try{} @finally{} {} __block __typeof__(object) block##_##object = object;
        #endif
    #endif
#endif
#ifndef strongify
    #if DEBUG
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define strongify(object) autoreleasepool{} __typeof__(object) object = weak##_##object;
        #else
        #define strongify(object) autoreleasepool{} __typeof__(object) object = block##_##object;
        #endif
    #else
        #if __has_feature(objc_arc)
        #define strongify(object) try{} @finally{} __typeof__(object) object = weak##_##object;
        #else
        #define strongify(object) try{} @finally{} __typeof__(object) object = block##_##object;
        #endif
    #endif
#endif
// 使用方法
@weakify(self);
AFNetworkReachabilityStatusBlock callback = ^(AFNetworkReachabilityStatus status) {
    @strongify(self)
    if(!self)return; 
    self.networkReachabilityStatus = status; 
    if (self.networkReachabilityStatusBlock) {
        self.networkReachabilityStatusBlock(status);
    }
};

避免循环引用

为什么会发生循环引用呢?

因为对象obj在Block被copy到堆上的时候自动retain了一次。因为Block不知道obj什么时候被释放,为了不在Block使用obj前被释放,Block retain了obj一次,在Block被释放的时候,obj被release一次。
retain cycle问题的根源在于Block和obj可能会互相强引用,互相retain对方,这样就导致了retain cycle,最后这个Block和obj就变成了孤岛,谁也释放不了谁。

会发生循环引用例子的demo

使用系统的某些block api

使用系统的某些block api(如UIView的block版本写动画时),是否也考虑引用循环问题?

答案来自招聘一个靠谱的iOS第39题,个人测试了一下,感觉是有错误的,我下面代码已注释错误的地方。

系统的某些block api中,UIView的block版本写动画时不需要考虑,但也有一些api 需要考虑:

所谓“引用循环”是指双向的强引用,所以那些“单向的强引用”(block 强引用 self )没有问题,比如这些:

[UIView animateWithDuration:duration animations:^{ [self.superview layoutIfNeeded]; }];
[[NSOperationQueue mainQueue] addOperationWithBlock:^{ self.someProperty = xyz; }]; 
// 会发生循环引用
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification" 
            object:nil 
            queue:[NSOperationQueue mainQueue]
            usingBlock:^(NSNotification * notification) {
                self.someProperty = xyz; 
            }]; 

但如果你使用一些参数中可能含有 ivar 的系统 api ,如 GCD 、NSNotificationCenter就要小心一点:比如GCD 内部如果引用了 self,而且 GCD 的其他参数是 ivar,则要考虑到循环引用,比如以下这些:

// 不会发生循环引用
dispatch_group_async(_operationsGroup, _operationsQueue, ^
{
    [self doSomething];
    [self doSomethingElse];
} );
// 不会发生循环引用
__weak __typeof__(self) weakSelf = self;
dispatch_group_async(_operationsGroup, _operationsQueue, ^
{
    __typeof__(self) strongSelf = weakSelf;
    [strongSelf doSomething];
    [strongSelf doSomethingElse];
} );
// 会发生循环引用
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification" 
            object:nil 
            queue:[NSOperationQueue mainQueue]
            usingBlock:^(NSNotification * notification) {
                self.someProperty = xyz; 
            }]; 
// 会发生循环引用
_observer = [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification" 
            object:nil 
            queue:[NSOperationQueue mainQueue]
            usingBlock:^(NSNotification * notification) {
                self.someProperty = xyz; 
            }]; 
// 不会发生循环引用
__weak __typeof__(self) weakSelf = self;
[[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"
            object:nil
            queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *note) {
            __typeof__(self) strongSelf = weakSelf;
            strongSelf.someProperty = xyz; 
  }];
// 不会发生循环引用
__weak __typeof__(self) weakSelf = self;
_observer = [[NSNotificationCenter defaultCenter] addObserverForName:@"someNotification"
            object:nil
            queue:nil
            usingBlock:^(NSNotification *note) {
            __typeof__(self) strongSelf = weakSelf;
            strongSelf.someProperty = xyz; 
  }];

参考

http://www.cnblogs.com/zhangyang17/p/4667621.html