文章結(jié)構(gòu)
摘要：本文參考 Apple 官方文檔 Concurrency Programming Guide臭杰，從總體上介紹并發(fā)編程的相關(guān)內(nèi)容廓啊，涉及 NSOperation 和 GCD旷痕。
前言
并發(fā)（Concurrency）指的是多個事件同時發(fā)生并淋。當(dāng) App 有多個任務(wù)要完成時醋安，把其中一部分放在其他線程（Thread）里能充分利用 CPU 資源刁憋。
對于早期的計算機(jī)滥嘴，單位時間處理的任務(wù)量取決于 CPU 的時鐘頻率。但是隨著技術(shù)的發(fā)展至耻，單核 CPU 的時鐘頻率提升逐漸達(dá)到瓶頸若皱。因此 CPU 開始采用多核心的設(shè)計镊叁，來提高性能。
讓一個 App 使用多核心的傳統(tǒng)方法是創(chuàng)建多個線程走触，但是手動操作和管理線程晦譬，難度很大，并且很難保證性能饺汹，如：線程的數(shù)目要適當(dāng)蛔添，并且隨著系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。
為此 Apple 提供了以下幾種負(fù)責(zé)處理多核兜辞、多線程的解決方案：
- Grand Central Dispatch（GCD）迎瞧；
- Operation Queues；
- OpenCL 等逸吵。
GCD 與 Operation Queues
首先我們對比一下 GCD 與 Operation Queues凶硅。
GCD 基于 C 語言，它提供了簡潔的并發(fā)編程 API扫皱。
Operation Queues足绅，在 Cocoa 里對應(yīng) NSOperation 和 NSOperationQuque，是 Objective-C 類韩脑。它實(shí)現(xiàn)了類似于 GCD 的功能氢妈。
Operation Queues 最先引入，但是到了 OS 10.6 和 iOS 4段多，NSOperationQueue 的內(nèi)部代碼就使用 GCD 實(shí)現(xiàn)了首量。也就是說，在最新的 OS X 和 iOS 系統(tǒng)里进苍，NSOperation 其實(shí)就是使用了 GCD加缘，但它并不是簡單的調(diào)用 GCD，它還實(shí)現(xiàn)了一些復(fù)雜的方法觉啊。
Dispatch Queues
GCD 包含 Dispatch Queues 和 Dispatch Sources拣宏。
Dispatch Queues 的執(zhí)行方式有兩種：
- Concurrent（并發(fā)，可以同時開始多個任務(wù)）杠人；
- Serial（串行勋乾，一個任務(wù)完成后才開始下一個任務(wù)）。
它們都是先入先出（FIFO）嗡善，需要把執(zhí)行的代碼放到函數(shù)或 Block 里市俊。
Dispatch Sources
Dispatch Sources 基于 C 語言，用于異步處理特殊類型的系統(tǒng)事件滤奈。當(dāng)事件發(fā)生時摆昧，dispatch source 會封裝一些系統(tǒng)事件的信息，通過函數(shù)或 Block 提交到 dispatch queue 里蜒程。幾種系統(tǒng)事件的類型如下：
- Timers
- Signal handlers
- Descriptor-related events
- Process-related events
- Mach port events
- Custom events that you trigger
Operation Queues
Dispatch Queue 總是以 FIFO 的順序執(zhí)行绅你，而 Operation Queue 可以通過設(shè)置參數(shù)伺帘，實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行順序的控制。如：可以設(shè)定當(dāng)一個任務(wù)完成后忌锯，才能執(zhí)行下一個任務(wù)伪嫁；可以構(gòu)建復(fù)雜的執(zhí)行圖（Graph）。
提交給 Operation Queue 的任務(wù)是一個 NSOperation 的實(shí)例偶垮。NSOperation 本身是一個抽象的類张咳，NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation 繼承自 NSOperation。因此似舵，我們可以使用 NSInvocationOperation 和 NSBlockOperation 或使用自己創(chuàng)建的 NSOperation 子類來創(chuàng)建任務(wù)脚猾。
還有，由于 NSOperation 繼承自 NSObject砚哗，且其對象會發(fā)出 KVO 消息龙助。所以可以通過 KVO 來檢測 Operation 的執(zhí)行情況。
異步設(shè)計技術(shù)
使用 Concurrency 能充分利用多核心蛛芥，讓主線程關(guān)注于用戶的操作提鸟，而把其他任務(wù)交給另外的線程。但是這會極大增加代碼的復(fù)雜度仅淑，并且加大維護(hù)難度称勋，因此要做出權(quán)衡。
確定要執(zhí)行的任務(wù)
進(jìn)行異步設(shè)計涯竟，首先確定 App 要完成的任務(wù)铣缠，按優(yōu)先級列出，并考慮它們之間的關(guān)系昆禽。
弄清任務(wù)的執(zhí)行步驟
考慮任務(wù)的每一步（Unit），分析是否能通過多線程優(yōu)化蝇庭，以及能得到多大的性能提升醉鳖。在不熟悉 NSThread（更底層的線程操作類） 的情況下，使用 queue 可能會比使用 NSThread 效果更好哮内。
確定 Queue 的類型
把任務(wù)分成各個步驟（Unit）后盗棵，把它們放到 Block 或 Operation Object 里，確定它們的執(zhí)行順序北发。
- 若使用 Block纹因，考慮添加到 Serial dispatch queue 或 Concurrency dispatch queue。
- 若使用 Operation Objects琳拨，queue 的選擇相比 operation object 的設(shè)置就不那么重要了瞭恰。主要設(shè)置好各個 object 之間的關(guān)系。
小技巧
- 考慮直接在進(jìn)行的任務(wù)中求值狱庇，而不用回到主線程獲取數(shù)值惊畏。由于線程的切換會有額外的開銷恶耽，應(yīng)避免頻繁切換線程；
- 盡早確定順序執(zhí)行的任務(wù)（serial tasks）颜启；
- 避免使用鎖（lock）偷俭；
- 盡量使用系統(tǒng)框架。
其它并發(fā)技術(shù)
OpenCL
OpenCL（Open Computing Language）是 OS X 上的一個并發(fā)技術(shù)缰盏，用于使用 GPU 進(jìn)行數(shù)值計算涌萤。如：利用 GPU 對一張圖片中的每個像素點(diǎn)進(jìn)行處理，計算出處理后的數(shù)值口猜。
需要注意的是负溪，使用 OpenCL 是有一定額外開銷的，把數(shù)據(jù)傳入 GPU 和從 GPU 獲取結(jié)果數(shù)據(jù)都需要時間暮的，因此不能濫用 OpenCL笙以。
何時使用線程（Threads）
雖然 Operation Queues 和 Dispatch Queues 在處理并發(fā)任務(wù)上很適用，但是它們并不是萬能的冻辩。根據(jù)實(shí)際的情況猖腕，有時需要手動創(chuàng)建線程，這樣能對線程有更精確的控制恨闪。關(guān)于線程的使用倘感，請參考 Threading Programming Guide。
參考：Concurrency Programming Guide咙咽。
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