dispatch_semaphore搬运源码

之前这篇文章扒了扒libdispatch源码搬运了一些libdispatch的async和sync向关的方法，后来又看了看semaphore相关的，因为东西不多，逻辑也相对简单一些，所以只靠注释差不多就能解释清楚了。

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dispatch_semaphore_t的结构

struct dispatch_semaphore_s {
    // 引用计数之类的基础属性
    OS_OBJECT_STRUCT_HEADER(dispatch_semaphore);
    // dispatch基础类的共有变量
    struct dispatch_semaphore_s *volatile do_next;
    struct dispatch_queue_s *do_targetq;
    void *do_ctxt;
    void *do_finalizer;
    // semaphore的特有变量
    long volatile dsema_value; // 当前资源数量，会动态变化
    long dsema_orig;
};

这里面 dsema_value 是用来表示资源数的值，当然对它的增减也都是原子操作。dispatch_semaphore_t 是 dispatch_semaphore_s 的指针表示。

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dispatch_semaphore_create

dispatch_semaphore_t dispatch_semaphore_create(long value) {
    dispatch_semaphore_t dsema;

    // If the internal value is negative, then the absolute of the value is
    // equal to the number of waiting threads. Therefore it is bogus to
    // initialize the semaphore with a negative value.
    if (value < 0) {
        return DISPATCH_BAD_INPUT;
    }

    dsema = (dispatch_semaphore_t)_dispatch_alloc(DISPATCH_VTABLE(semaphore), sizeof(struct dispatch_semaphore_s));

    dsema->do_next = DISPATCH_OBJECT_LISTLESS;
    dsema->do_targetq = _dispatch_get_root_queue(_DISPATCH_QOS_CLASS_DEFAULT, false);
    dsema->dsema_value = value;
    dsema->dsema_orig = value;

    return dsema;
}

可以看到，创建 dispatch_semaphore_t 对象的时候资源数不能小于0。
do_targetq 还没看见在哪里有什么用，其中 QOS 是 quality of service 的缩写。

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dispatch_semaphore_signal

long dispatch_semaphore_signal(dispatch_semaphore_t dsema) {
    long value = os_atomic_inc2o(dsema, dsema_value, release);
    if (value > 0) {
        return 0; // 增加资源成功
    }

    if (value == LONG_MIN) { // 等待数量到极限了，无药可救，那就制造一个崩溃吧...
        DISPATCH_CLIENT_CRASH(value, "Unbalanced call to dispatch_semaphore_signal()");
    }

    int ret = sem_post(&dsema->dsema_sem); // 需要唤醒线程
    DISPATCH_SEMAPHORE_VERIFY_RET(ret);
    return 1;
}

就是对 dsema_value 加1：

• 如果加1后大于0，那么增加资源成功；
• 如果加1后小于等于0，说明有地方调用了 wait 方法同步等待资源，那就需要调用 sem_post 将等待的线程唤醒。

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dispatch_semaphore_wait

long dispatch_semaphore_wait(dispatch_semaphore_t dsema, dispatch_time_t timeout) {
    long value = os_atomic_dec2o(dsema, dsema_value, acquire); // 获取资源，对资源减1
    if (value >= 0) {
        return 0; // 成功获取资源
    }

    // 下面进入等待状态
    long orig;
    struct timespec _timeout;
    int ret;

    switch (timeout) {
        default: // 首先是自定义等待时间
            do {
                uint64_t nsec = _dispatch_time_nanoseconds_since_epoch(timeout);
                _timeout.tv_sec = (typeof(_timeout.tv_sec))(nsec / NSEC_PER_SEC);
                _timeout.tv_nsec = (typeof(_timeout.tv_nsec))(nsec % NSEC_PER_SEC);
                ret = slowpath(sem_timedwait(&dsema->dsema_sem, &_timeout)); // 尝试获取资源，带有时间有效的参数
            } while (ret == -1 && errno == EINTR);

            if (!(ret == -1 && errno == ETIMEDOUT)) {
                DISPATCH_SEMAPHORE_VERIFY_RET(ret); // 在限定时间内成功获取资源
                break;
            }
            // Fall through and try to undo what the fast path did to
            // dsema->dsema_value
        case DISPATCH_TIME_NOW: // 如果自定义等待时间到了，就按照立即获取资源的方式处理
            orig = dsema->dsema_value;
            while (orig < 0) {
                // 等待超时，将资源+1，因为一开始对资源减1了，所以得加回来
                if (os_atomic_cmpxchgvw2o(dsema, dsema_value, orig, orig + 1, &orig, relaxed)) {
                    errno = ETIMEDOUT;
                    return -1; // 获取资源失败
                }
            }
            // Another thread called semaphore_signal().
            // Fall through and drain the wakeup.
        case DISPATCH_TIME_FOREVER:
            do {
                ret = sem_wait(&dsema->dsema_sem);
            } while (ret != 0);
            DISPATCH_SEMAPHORE_VERIFY_RET(ret);
            break;
    }

    return 0; // 获取资源成功
}

dispatch_semaphore_wait 一进入首先对 dsema_value 减1，如果减后大于等于0，那么获取资源成功。如果获取资源失败，那么进入下面的流程处理：

• 自定义超时时长

  自定义超时时间的话，就在while循环中一遍遍去取尝试就好了，直到超时，如果在限时内获取到了资源，那就return了。如果获取资源等待超时，那么就进入 立刻获取资源 的case中，做最后一次尝试。

• 立刻获取资源

  如果是立刻获取资源，就看一下 dsema_value 是不是>=0，如果是，那么表示资源获取成功了。否则的话说明资源获取失败，同时退出等待返回超时，因为一开始对资源进行了减1，所以这时要再对重新资源加1，表示不在等待。

• 一直等待资源

  最后一种case，就是 DISPATCH_TIME_FOREVER 一直等待，就在while循环中一直调用 sem_wait 等待就好。其中 sem_wait 对应的唤醒方法应该就是前面的 sem_post。由此可见 dsema_value 的值是有可能为负数的，说明当前有排队等待资源的情况。

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对源码的翻译有误希望大家使劲拍。

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