iOS并发编程指南

iOS Concurrency Programming Guide

iOS 和 Mac OS 传统的并发编程模型是线程，不过线程模型伸缩性不强，而且编写正确的线程代码也不容易。Mac OS 和 iOS 采取 asynchronous design approach 来解决并发的问题。

引入的异步技术有两个：

Grand Central Dispatch：系统管理线程，你不需要编写线程代码。只需定义想要执行的任务，然后添加到适当的dispatch queue。Grand Central Dispatch会负责创建线程和调度你的任务。系统直接提供线程管理，比应用实现更加高效。

Operation Queue：Objective-C对象，类似于dispatch queue。你定义想要执行的任务，并添加任务到operation queue，后者负责调度和执行这些任务。和Grand Central Dispatch一样，Operation Queue也管理了线程，更加高效。

Dispatch Queue

基于C的执行自定义任务机制。dispatch queue按先进先出的顺序，串行或并发地执行任务。serial dispaptch queue一次只能执行一个任务，直接当前任务完成才开始出列并启动下一个任务。而concurrent dispatch queue则尽可能多地启动任务并发执行。

优点：

直观而简单的编程接口

提供自动和整体的线程池管理

提供汇编级调优的速度

更加高效地使用内存

不会trap内核under load

异步分派任务到dispatch queue不会导致queue死锁

伸缩性强

serial dispatch queue比锁和其它同步原语更加高效

Dispatch Sources

Dispatch Sources 是基于C的系统事件异步处理机制。一个Dispatch Source封装了一个特定类型的系统事件，当事件发生时提交一个特定的block对象或函数到dispatch queue。

你可以使用Dispatch Sources监控以下类型的系统事件：

定时器

信号处理器

描述符相关的事件

进程相关的事件

Mach port事件

你触发的自定义事件

Operation Queues

Operation Queues是Cocoa版本的并发dispatch queue，由 NSOperationQueue 类实现。dispatch queue总是按先进先出的顺序执行任务，而 Operation Queues 在确定任务执行顺序时，还会考虑其它因素。最主要的一个因素是指定任务是否依赖于另一个任务的完成。你在定义任务时配置依赖性，从而创建复杂的任务执行顺序图。

提交到Operation Queues的任务必须是 NSOperation 对象，operation object封装了你要执行的工作，以及所需的所有数据。由于 NSOperation 是一个抽象基类，通常你需要实现一个自定义子类来执行任务。不过Foundation framework自带了一些具体子类，你可以创建并执行相关的任务。

Operation objects会产生key-value observing(KVO)通知，对于监控任务的进程非常有用。虽然operation queue总是并发地执行任务，你可以使用依赖，在需要时确保顺序执行。

异步设计技术

通过确保主线程自由响应用户事件，并发可以很好地提高应用的响应性。通过将工作分配到多核，还能提高应用处理的性能。但是并发也带来一定的额外开销，并且使代码更加复杂，更难编写和调试代码。

因此在应用设计阶段，就应该考虑并发，设计应用需要执行的任务，及任务所需的数据结构。

Operation Queues

基于Objective-C，因此基于Cocoa的应用通常会使用Operation Queues

Operation Objects

operation object 是 NSOperation 类的实例，封装了应用需要执行的任务，和执行任务所需的数据。NSOperation 本身是抽象基类，我们必须实现子类。Foundation framework提供了两个具体子类，你可以直接使用：