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概念

為了在單一進(jìn)程中充分發(fā)揮多核的優(yōu)勢(shì)，我們有必要使用多線程技術(shù)（我們沒(méi)必要去提多進(jìn)程，這玩意兒和GCD沒(méi)關(guān)系）。在低層，GCD全局dispatch queue僅僅是工作線程池的抽象。這些隊(duì)列中的Block一旦可用，就會(huì)被dispatch到工作線程中。提交至用戶隊(duì)列的Block最終也會(huì)通過(guò)全局隊(duì)列進(jìn)入相同的工作線程池（除非你的用戶隊(duì)列的目標(biāo)是主線程，但是為了提高運(yùn)行速度，我們絕不會(huì)這么干）。

有兩種途徑來(lái)通過(guò)GCD“榨取”多核心系統(tǒng)的性能：將單一任務(wù)或者一組相關(guān)任務(wù)并發(fā)至全局隊(duì)列中運(yùn)算；將多個(gè)不相關(guān)的任務(wù)或者關(guān)聯(lián)不緊密的任務(wù)并發(fā)至用戶隊(duì)列中運(yùn)算；

全局隊(duì)列

設(shè)想下面的循環(huán)：

for(id obj in array)  
    [self doSomethingIntensiveWith:obj]; 

假定 -doSomethingIntensiveWith: 是線程安全的且可以同時(shí)執(zhí)行多個(gè).一個(gè)array通常包含多個(gè)元素，這樣的話，我們可以很簡(jiǎn)單地使用GCD來(lái)平行運(yùn)算：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
for(id obj in array)  
    dispatch_async(queue, ^{  
        [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
    }); 

如此簡(jiǎn)單，我們已經(jīng)在多核心上運(yùn)行這段代碼了。

當(dāng)然這段代碼并不完美。有時(shí)候我們有一段代碼要像這樣操作一個(gè)數(shù)組，但是在操作完成后，我們還需要對(duì)操作結(jié)果進(jìn)行其他操作：

for(id obj in array)  
    [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
[self doSomethingWith:array]; 

這時(shí)候使用GCD的 dispatch_async 就悲劇了.我們還不能簡(jiǎn)單地使用dispatch_sync來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題, 因?yàn)檫@將導(dǎo)致每個(gè)迭代器阻塞，就完全破壞了平行計(jì)算。

解決這個(gè)問(wèn)題的一種方法是使用dispatch group。一個(gè)dispatch group可以用來(lái)將多個(gè)block組成一組以監(jiān)測(cè)這些Block全部完成或者等待全部完成時(shí)發(fā)出的消息。使用函數(shù)dispatch_group_create來(lái)創(chuàng)建，然后使用函數(shù)dispatch_group_async來(lái)將block提交至一個(gè)dispatch queue，同時(shí)將它們添加至一個(gè)組。所以我們現(xiàn)在可以重新編碼：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();  
for(id obj in array)  
    dispatch_group_async(group, queue, ^{  
        [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
    });  
dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);  
dispatch_release(group);  
[self doSomethingWith:array]; 

如果這些工作可以異步執(zhí)行，那么我們可以更風(fēng)騷一點(diǎn)，將函數(shù)-doSomethingWith:放在后臺(tái)執(zhí)行。我們使用dispatch_group_async函數(shù)建立一個(gè)block在組完成后執(zhí)行：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
dispatch_group_t group = dispatch_group_create();  
for(id obj in array)  
    dispatch_group_async(group, queue, ^{  
        [self doSomethingIntensiveWith:obj];  
    });  
dispatch_group_notify(group, queue, ^{  
    [self doSomethingWith:array];  
});  
dispatch_release(group); 

不僅所有數(shù)組元素都會(huì)被平行操作，后續(xù)的操作也會(huì)異步執(zhí)行，并且這些異步運(yùn)算都會(huì)將程序的其他部分的負(fù)載考慮在內(nèi)。注意如果-doSomethingWith:需要在主線程中執(zhí)行，比如操作GUI，那么我們只要將main queue而非全局隊(duì)列傳給dispatch_group_notify函數(shù)就行了。

對(duì)于同步執(zhí)行，GCD提供了一個(gè)簡(jiǎn)化方法叫做dispatch_apply。這個(gè)函數(shù)調(diào)用單一block多次，并平行運(yùn)算，然后等待所有運(yùn)算結(jié)束，就像我們想要的那樣：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
    dispatch_apply([array count], queue, ^(size_t index){  
        [self doSomethingIntensiveWith:[array objectAtIndex:index]];  
    });  
    [self doSomethingWith:array]; 

這很棒，但是異步咋辦？dispatch_apply函數(shù)可是沒(méi)有異步版本的。但是我們使用的可是一個(gè)為異步而生的API??！所以我們只要用dispatch_async函數(shù)將所有代碼推到后臺(tái)就行了：

dispatch_queue_t queue = dispatch_get_global_qeueue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0);  
dispatch_async(queue, ^{  
    dispatch_apply([array count], queue, ^(size_t index){  
        [self doSomethingIntensiveWith:[array objectAtIndex:index]];  
    });  
    [self doSomethingWith:array];  
}); 

簡(jiǎn)單的要死！

這種方法的關(guān)鍵在于確定我們的代碼是在一次對(duì)不同的數(shù)據(jù)片段進(jìn)行相似的操作。如果你確定你的任務(wù)是線程安全的（不在本篇討論范圍內(nèi)）那么你可以使用GCD來(lái)重寫你的循環(huán)了，更平行更風(fēng)騷。

要看到性能提升，你還得進(jìn)行一大堆工作。比之線程，GCD是輕量和低負(fù)載的，但是將block提交至queue還是很消耗資源的——block需要被拷貝和入隊(duì)，同時(shí)適當(dāng)?shù)墓ぷ骶€程需要被通知。不要將一張圖片的每個(gè)像素作為一個(gè)block提交至隊(duì)列，GCD的優(yōu)點(diǎn)就半途夭折了。如果你不確定，那么請(qǐng)進(jìn)行試驗(yàn)。將程序平行計(jì)算化是一種優(yōu)化措施，在修改代碼之前你必須再三思索，確定修改是有益的（還有確保你修改了正確的地方）。

Subsystem并發(fā)運(yùn)算

前面的章節(jié)我們討論了在程序的單個(gè)subsystem中發(fā)揮多核心的優(yōu)勢(shì)。下來(lái)我們要跨越多個(gè)子系統(tǒng)。

例如，設(shè)想一個(gè)程序要打開(kāi)一個(gè)包含meta信息的文檔。文檔數(shù)據(jù)本身需要解析并轉(zhuǎn)換至模型對(duì)象來(lái)顯示，meta信息也需要解析和轉(zhuǎn)換。但是，文檔數(shù)據(jù)和meta信息不需要交互。我們可以為文檔和meta各創(chuàng)建一個(gè)dispatch queue，然后并發(fā)執(zhí)行。文檔和meta的解析代碼都會(huì)各自串行執(zhí)行，從而不用考慮線程安全（只要沒(méi)有文檔和meta之間共享的數(shù)據(jù)），但是它們還是并發(fā)執(zhí)行的。

一旦文檔打開(kāi)了，程序需要響應(yīng)用戶操作。例如，可能需要進(jìn)行拼寫檢查、代碼高亮、字?jǐn)?shù)統(tǒng)計(jì)、自動(dòng)保存或者其他什么。如果每個(gè)任務(wù)都被實(shí)現(xiàn)為在不同的dispatch queue中執(zhí)行，那么這些任務(wù)會(huì)并發(fā)執(zhí)行，并各自將其他任務(wù)的運(yùn)算考慮在內(nèi)（respect to each other），從而省去了多線程編程的麻煩。

使用dispatch source（下次我會(huì)講到），我們可以讓GCD將事件直接傳遞給用戶隊(duì)列。例如，程序中監(jiān)視socket連接的代碼可以被置于它自己的dispatch queue中，這樣它會(huì)異步執(zhí)行，并且執(zhí)行時(shí)會(huì)將程序其他部分的運(yùn)算考慮在內(nèi)。另外，如果使用用戶隊(duì)列的話，這個(gè)模塊會(huì)串行執(zhí)行，簡(jiǎn)化程序。

結(jié)論

我們討論了如何使用GCD來(lái)提升程序性能以及發(fā)揮多核系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。盡管我們需要比較謹(jǐn)慎地編寫并發(fā)程序，GCD還是使得我們能更簡(jiǎn)單地發(fā)揮系統(tǒng)的可用計(jì)算資源。

下一篇中，我們將討論dispatch source，也就是GCD的監(jiān)視內(nèi)部、外部事件的機(jī)制。