原文地址：https://blog.csdn.net/liuyang11908/article/details/70757534

前言

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最近在看AFNetworking3.0源码时，注意到在 AFURLSessionManager.m 里面的 tasksForKeyPath: 方法 (L681)，dispatch_semaphore不甚理解，经查原来是通过引入信号量（dispatch_semaphore）的方式把NSURLSession的异步方法 getTasksWithCompletionHandler: 变成了同步方法

- (NSArray *)tasksForKeyPath:(NSString *)keyPath {

    __block NSArray *tasks = nil;

    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);

    [self.session getTasksWithCompletionHandler:^(NSArray *dataTasks, NSArray *uploadTasks, NSArray *downloadTasks) {

        if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(dataTasks))]) {

            tasks = dataTasks;

        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(uploadTasks))]) {

            tasks = uploadTasks;

        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(downloadTasks))]) {

            tasks = downloadTasks;

        } else if ([keyPath isEqualToString:NSStringFromSelector(@selector(tasks))]) {

            tasks = [@[dataTasks, uploadTasks, downloadTasks] valueForKeyPath:@"@unionOfArrays.self"];

        }

        dispatch_semaphore_signal(semaphore);

    }];

    dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);

    return tasks;

}

这里是把本来异步的getTasksWithCompletionHandler方法变成了同步的方式了，通过引入信号量的方式，等待异步方法获取到tasks，然后再返回。

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通俗解释：

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了（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。

dispatch_semaphore

信号量是基于计数器的一种多线程同步机制，用来管理对资源的并发访问。

信号量内部有一个可以原子递增或递减的值。如果一个动作尝试减少信号量的值，使其小于0，那么这个动作将会被阻塞，直到有其他调用者（在其他线程中）增加该信号量的值。

信号量就是一种可用来控制访问资源的数量的标识，设定了一个信号量，在线程访问之前，加上信号量的处理，则可告知系统按照我们指定的信号量数量来执行多个线程。

其实，这有点类似锁机制了，只不过信号量都是系统帮助我们处理了，我们只需要在执行线程之前，设定一个信号量值，并且在使用时，加上信号量处理方法就行了。

简单来讲 信号量为0则阻塞线程，大于0则不会阻塞。则我们通过改变信号量的值，来控制是否阻塞线程，从而达到线程同步。

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基于此dispatch_semaphore主要应用于两个方面 ：

1. 保持线程同步 
2. 为线程加锁

当然在NSoperation下可以直接设置并发数，就没有这么麻烦了。

我们使用GCD的时候如何让线程同步，也有多种方法

1.dispatch_group 
2.dispatch_barrier 
3.dispatch_semaphore

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dispatch_semaphore相关的3个函数

// 创建信号量，参数：信号量的初值，如果小于0则会返回NULL
dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value);

// 等待降低信号量，接收一个信号和时间值(多为DISPATCH_TIME_FOREVER)
// 若信号的信号量为0，则会阻塞当前线程，直到信号量大于0或者经过输入的时间值；
// 若信号量大于0，则会使信号量减1并返回，程序继续住下执行
long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout);

// 提高信号量， 使信号量加1并返回
long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema);

• 在dispatch_semaphore_wait和dispatch_semaphore_signal这两个函数中间的执行代码，每次只会允许限定数量的线程进入，这样就有效的保证了在多线程环境下，只能有限定数量的线程进入。

可用于处理在多个线程访问共有资源时候，会因为多线程的特性而引发数据出错的问题。

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应用场景

保持线程同步，将异步操作转换为同步操作

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
   dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(0);

   __block int j = 0;
   dispatch_async(queue, ^{
        j = 100;
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);
   });

   dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
   NSLog(@"finish j = %zd", j);

• 结果输出 j ＝ 100； 

如果注掉dispatch_semaphore_wait这一行，则 j ＝ 0； 
注释： block块异步执行添加到了全局并发队列里，所以程序在主线程会跳过block块（同时开辟子线程异步执行block块），执行块外的代码dispatch_semaphore_wait，因为semaphore信号量为0，且时间为DISPATCH_TIME_FOREVER，所以会阻塞当前线程（主线程），进而只执行子线程的block块，直到执行块内部的dispatch_semaphore_signal使得信号量+1。正在被阻塞的线程（主线程）会恢复继续执行。这样保证了线程之间的同步。

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为线程加锁

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(0, 0);
dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(1);

for (int i = 0; i < 100; i++) {
     dispatch_async(queue, ^{
          // 相当于加锁
          dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
          NSLog(@"i = %zd semaphore = %@", i, semaphore);
          // 相当于解锁
          dispatch_semaphore_signal(semaphore);
      });
}

• 注释：当线程1执行到dispatch_semaphore_wait这一行时，semaphore的信号量为1，所以使信号量-1变为0，并且线程1继续往下执行；如果当在线程1NSLog这一行代码还没执行完的时候，又有线程2来访问，执行dispatch_semaphore_wait时由于此时信号量为0，且时间为DISPATCH_TIME_FOREVER,所以会一直阻塞线程2（此时线程2处于等待状态），直到线程1执行完NSLog并执行完dispatch_semaphore_signal使信号量为1后，线程2才能解除阻塞继续住下执行。以上可以保证同时只有一个线程执行NSLog这一行代码。

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获取通讯录

做通讯录的时候需要判断权限，才能获取通讯录

    //这个变量用于记录授权是否成功，即用户是否允许我们访问通讯录
    int __block tip=0;

    //创建通讯簿的引用
    ABAddressBookRef addressBooks=ABAddressBookCreateWithOptions(NULL, NULL);
    //创建一个初始信号量为0的信号
    dispatch_semaphore_t sema=dispatch_semaphore_create(0);
    //申请访问权限
    ABAddressBookRequestAccessWithCompletion(addressBooks, ^(bool granted, CFErrorRef error)        {
      //granted为YES是表示用户允许，否则为不允许
      if (!granted) {
          tip=1;
      }
      //发送一次信号
      dispatch_semaphore_signal(sema);
    });
    //等待信号触发
    dispatch_semaphore_wait(sema, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    CFRelease(addressBooks);

使用 Dispatch Semaphore 控制并发线程数量

 void dispatch_async_limit(dispatch_queue_t queue,NSUInteger limitSemaphoreCount, dispatch_block_t block) {
//控制并发数的信号量
    static dispatch_semaphore_t limitSemaphore;

    //专门控制并发等待的线程
    static dispatch_queue_t receiverQueue;

    //使用 dispatch_once而非 lazy 模式，防止可能的多线程抢占问题
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        limitSemaphore = dispatch_semaphore_create(limitSemaphoreCount);
        receiverQueue = dispatch_queue_create("receiver", DISPATCH_QUEUE_SERIAL);
    });

    // 如不加 receiverQueue 放在主线程会阻塞主线程
    dispatch_async(receiverQueue, ^{
        //可用信号量后才能继续，否则等待
        dispatch_semaphore_wait(limitSemaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        dispatch_async(queue, ^{
            !block ? : block();
            //在该工作线程执行完成后释放信号量
            dispatch_semaphore_signal(limitSemaphore);
        });
    });
}

• 注释：以上栗子有点像-[NSOperationQueue maxConcurrentOperationCount]。 在能保证灵活性的情况下，通常更好的做法是使用操作队列，而不是通过GCD和信号量来构建自己的解决方案。

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信号量属于底层工具。它非常强大，但在多数需要使用它的场合，最好从设计角度重新考虑，看是否可以不用。应该优先考虑是否可以使用诸如操作队列这样的高级工具。通常可以通过增加一个分派队列dispatch_suspend，或者通过其他方式分解操作来避免使用信号量。信号量并非不好，只是它本身是锁，能不用锁就不要用。尽量用cocoa框架中的高级抽象，信号量非常接近底层。但有时候，例如需要把异步任务转换为同步任务时，信号量是最合适的工具。

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参考：  
AFNetworking 源码阅读 
iOS GCD之dispatch_semaphore学习 
iOS GCD中级篇 - dispatch_semaphore（信号量）的理解及使用 

iOS开发系列–并行开发其实很容易

其他理解

理解这个概念之前，先抛出一个问题

问题描述：

假设现在系统有两个空闲资源可以被利用，但同一时间却有三个线程要进行访问，这种情况下，该如何处理呢？

或者

我们要下载很多图片，并发异步进行，每个下载都会开辟一个新线程，可是我们又担心太多线程肯定cpu吃不消，那么我们这里也可以用信号量控制一下最大开辟线程数。

 

定义： 

1、信号量：就是一种可用来控制访问资源的数量的标识，设定了一个信号量，在线程访问之前，加上信号量的处理，则可告知系统按照我们指定的信号量数量来执行多个线程。

其实，这有点类似锁机制了，只不过信号量都是系统帮助我们处理了，我们只需要在执行线程之前，设定一个信号量值，并且在使用时，加上信号量处理方法就行了。

 

2、信号量主要有3个函数，分别是：

//创建信号量，参数：信号量的初值，如果小于0则会返回NULL
dispatch_semaphore_create（信号量值）
 
//等待降低信号量
dispatch_semaphore_wait（信号量，等待时间）
 
//提高信号量
dispatch_semaphore_signal(信号量)

注意，正常的使用顺序是先降低然后再提高，这两个函数通常成对使用。　（具体可参考下面的代码示例）　

 

3、那么就开头提的问题，我们用代码来解决

-(void)dispatchSignal{
    //crate的value表示，最多几个资源可访问
    dispatch_semaphore_t semaphore = dispatch_semaphore_create(2);    
    dispatch_queue_t quene = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);
     
    //任务1
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 1");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 1");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);        
    });<br>
    //任务2
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 2");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 2");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);        
    });<br>
    //任务3
    dispatch_async(quene, ^{
        dispatch_semaphore_wait(semaphore, DISPATCH_TIME_FOREVER);
        NSLog(@"run task 3");
        sleep(1);
        NSLog(@"complete task 3");
        dispatch_semaphore_signal(semaphore);        
    });    
}

执行结果：

总结：由于设定的信号值为2，先执行两个线程，等执行完一个，才会继续执行下一个，保证同一时间执行的线程数不超过2。

 

这里我们扩展一下，假设我们设定信号值=1

那么结果就是：

 

如果设定信号值=3

那么结果就是： 

其实设定为3，就是不限制线程执行了，因为一共才只有3个线程。

 

以上只是举的比较简单的例子，在一些特殊场景下，合理利用信号量去控制，能够方便的解决我们的难题哦