NSOperation原理

我們都知道,讓程序瞬間加載并且快速響應的秘訣在于后臺異步執行任務。

現在的Objective-C開發者一般有兩個選擇,分別是Grand Central Dispatch或者NSOperation。現在GCD已經逐漸發展成主流了,所以我們來談談后者,一個面向對象的解決辦法。

NSOperation表示了一個獨立的計算單元。作為一個抽象類,它給了它的子類一個十分有用而且線程安全的方式來建立狀態、優先級、依賴性和取消等的模型。或者,你不是很喜歡再自己繼承NSOperation的話,框架還提供NSBlockOperation,這是一個繼承自NSOperation且封裝了block的實體類。

很多執行任務類型的案例都很好的運用了NSOperation,包括網絡請求,圖像壓縮,自然語言處理或者其他很多需要返回處理后數據的、可重復的、結構化的、相對長時間運行的任務。

但是僅僅把計算封裝進一個對象而不做其他處理顯然沒有多大用處,我們還需要NSOperationQueue來大顯身手。

NSOperationQueue控制著這些并行操作的執行,它扮演者優先級隊列的角色,讓它管理的高優先級操作(NSOperation -queuePriority)能優先于低優先級的操作運行的情況下,使它管理的操作能基本遵循先進先出的原則執行。此外,在你設置了能并行運行的操作的最大值(maxConcurrentOperationCount)之后,NSOperationQueue還能并行執行操作。

讓一個NSOperation操作開始,你可以直接調用-start,或者將它添加到NSOperationQueue中,添加之后,它會在隊列排到它以后自動執行。

現在讓我們通過怎樣使用和怎樣通過繼承實現功能來看看NSOperation稍微復雜的部分。

狀態

NSOperation包含了一個十分優雅的狀態機來描述每一個操作的執行。

isReady → isExecuting → isFinished

為了替代不那么清晰的state屬性,狀態直接由上面那些keypath的KVO通知決定,也就是說,當一個操作在準備好被執行的時候,它發送了一個KVO通知給isReady的keypath,讓這個keypath對應的屬性isReady在被訪問的時候返回YES。

每一個屬性對于其他的屬性必須是互相獨立不同的,也就是同時只可能有一個屬性返回YES,從而才能維護一個連續的狀態: - isReady: 返回 YES 表示操作已經準備好被執行, 如果返回NO則說明還有其他沒有先前的相關步驟沒有完成。 - isExecuting: 返回YES表示操作正在執行,反之則沒在執行。 - isFinished : 返回YES表示操作執行成功或者被取消了,NSOperationQueue只有當它管理的所有操作的isFinished屬性全標為YES以后操作才停止出列,也就是隊列停止運行,所以正確實現這個方法對于避免死鎖很關鍵。

取消

早些取消那些沒必要的操作是十分有用的。取消的原因可能包括用戶的明確操作或者某個相關的操作失敗。

與之前的執行狀態類似,當NSOperation的-cancel狀態調用的時候會通過KVO通知isCancelled的keypath來修改isCancelled屬性的返回值,NSOperation需要盡快地清理一些內部細節,而后到達一個合適的最終狀態。特別的,這個時候isCancelled和isFinished的值將是YES,而isExecuting的值則為NO。

有一件肯定需要注意的事情就是關于單詞"cancel"的拼法特性,盡管各類英語的習慣不盡相同,但是對于NSOperation來說: - cancel: 方法調用里只需要一個L(動詞) - isCancelled: 屬性里需要兩個L(形容詞)

優先級

不可能所有的操作都是一樣重要,通過以下的順序設置queuePriority屬性可以加快或者推遲操作的執行:

NSOperationQueuePriorityVeryHigh
NSOperationQueuePriorityHigh
NSOperationQueuePriorityNormal
NSOperationQueuePriorityLow
NSOperationQueuePriorityVeryLow

此外,有些操作還可以指定threadPriority的值,它的取值范圍可以從0.0到1.0,1.0代表最高的優先級。鑒于queuePriority屬性決定了操作執行的順序,threadPriority則指定了當操作開始執行以后的CPU計算能力的分配,如果你不知道這是什么,好吧,你可能根本沒必要知道這是什么。

依賴性

根據你應用的復雜度不同,將大任務再分成一系列子任務一般都是很有意義的,而你能通過NSOperation的依賴性實現。

比如說,對于服務器下載并壓縮一張圖片的整個過程,你可能會將這個整個過程分為兩個操作(可能你還會用到這個網絡子過程再去下載另一張圖片,然后用壓縮子過程去壓縮磁盤上的圖片)。顯然圖片需要等到下載完成之后才能被調整尺寸,所以我們定義網絡子操作是壓縮子操作的依賴,通過代碼來說就是:

[resizingOperation addDependency:networkingOperation];
[operationQueue addOperation:networkingOperation];
[operationQueue addOperation:resizingOperation];

除非一個操作的依賴的isFinished返回YES,不然這個操作不會開始。時時牢記將所有的依賴關系添加到操作隊列很重要,不然會像走路遇到一條大溝,就走不過去了喲。

此外,確保不要意外地創建依賴循環,像A依賴B,B又依賴A,這也會導致杯具的死鎖。

completionBlock

有一個在iOS 4和Snow Leopard新加入的十分有用的功能就是completionBlock屬性。

每當一個NSOperation執行完畢,它就會調用它的completionBlock屬性一次,這提供了一個非常好的方式讓你能在視圖控制器(View Controller)里或者模型(Model)里加入自己更多自己的代碼邏輯。比如說,你可以在一個網絡請求操作的completionBlock來處理操作執行完以后從服務器下載下來的數據。

對于現在Objective-C程序員必須掌握的工具中,NSOperation依然是最基本的一個。盡管GCD對于內嵌異步操作十分理想,NSOperation依舊提供更復雜、面向對象的計算模型,它對于涉及到各種類型數據、需要重復處理的任務又是更加理想的。在你的下一個項目里使用它吧,讓它及帶給用戶歡樂,你自己也會很開心的。

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