Grand Central Dispatch - Grand Central Dispatch

Grand Central Dispatch
GCD
Orijinal yazar (lar)Dave Zarzycki
Geliştirici (ler)Apple Inc.
İşletim sistemiMac OS X 10.6 (2009) ve sonrası, iOS 4.0 ve üzeri,[1] watchOS, tvOS, FreeBSD
TürSistem Yardımcı Programı
LisansApache 2.0
İnternet sitesihttps://apple.github.io/swift-corelibs-libdispatch/

Grand Central Dispatch (GCD veya libdispatch) tarafından geliştirilen bir teknolojidir Apple Inc. sistemler için uygulama desteğini optimize etmek için çok çekirdekli işlemciler ve diğerleri simetrik çoklu işlem sistemleri.[2] Bu bir uygulamasıdır görev paralelliği göre iş parçacığı havuzu deseni. Temel fikir, iş parçacığı havuzunun yönetimini geliştiricinin elinden çıkarmak ve işletim sistemine yaklaştırmaktır. Geliştirici havuzun mimarisinden habersiz havuza "iş paketleri" enjekte eder. Bu model basitliği, taşınabilirliği ve performansı artırır.

GCD ilk olarak Mac OS X 10.6 ve şununla da mevcuttur: iOS 4 ve üstü. "Grand Central Dispatch" adı, Büyük merkez terminali.[kaynak belirtilmeli ]

GCD hizmetlerinin uygulanmasını sağlayan kütüphanenin kaynak kodu, libdispatch, Apple tarafından yayınlandı Apache Lisansı 10 Eylül 2009.[3] Taşındı[4] için FreeBSD 8.1+,[5] Gece yarısı BSD 0.3+, [6] Linux ve Solaris.[7][8] 2011'de libdispatch'in Windows üzerinde çalışmasını sağlama girişimleri, yukarı akışla birleştirilmedi.[9][10] Apple, Safari ve iTunes ile birlikte gönderilen Windows için kendi libdispatch.dll bağlantı noktasına sahiptir, ancak SDK sağlanır.

Yaklaşık 2017'den beri, Nick Hutchinson tarafından barındırılan orijinal libdispatch deposu[11] , ürünün parçası olan bir sürüm lehine kullanımdan kaldırıldı Swift çekirdek kitaplığı Haziran 2016'da oluşturulmuştur. Yeni sürüm, özellikle Windows dahil olmak üzere daha fazla platformu desteklemektedir.

Tasarım

GCD, belirli görevler Yürütme için sıraya alınmak üzere paralel olarak çalıştırılabilen bir programda ve işleme kaynaklarının kullanılabilirliğine bağlı olarak, zamanlama mevcut işlemci çekirdeklerinden herhangi biri üzerinde yürütmek için[12][13] (Apple tarafından "yönlendirme" olarak anılır).[14]

Bir görev şu şekilde ifade edilebilir: işlevi veya "olarakblok."[15] Bloklar, sözdiziminin bir uzantısıdır C, C ++, ve Amaç-C kodu ve verileri tek bir nesneye benzer bir şekilde kapsülleyen programlama dilleri kapatma.[12] GCD, blokların bulunmadığı ortamlarda yine de kullanılabilir.[16]

Grand Central Dispatch hala düşük düzeyde ileti dizileri kullanıyor, ancak bunları çok fazla ayrıntıyla ilgilenmesi gerekmeyen programcıdan soyutlar. GCD'deki görevler, oluşturmak ve sıraya koymak için hafiftir; Apple, GCD'de bir iş birimini sıraya koymak için 15 talimat gerektiğini belirtirken, geleneksel bir iş parçacığı oluşturmak için kolayca birkaç yüz talimat gerekebilir.[12]

Grand Central Dispatch'teki bir görev, kuyruğa yerleştirilmiş bir iş öğesi oluşturmak veya bunu bir olay kaynağına atamak için kullanılabilir. Bir olay kaynağına bir görev atanmışsa, olay tetiklendiğinde bloktan veya fonksiyondan bir iş ünitesi yapılır ve çalışma ünitesi uygun bir kuyruğa yerleştirilir. Bu, Apple tarafından tek amacı tek bir olay tetiklemesini beklemek olan bir iş parçacığı oluşturmaktan daha verimli olarak tanımlanmaktadır.

Özellikleri

Sevk çerçevesi, onları oluşturmak ve işlemek için birkaç veri türü ve işlevi bildirir:

  • Sevk Sıraları sırasını koruyan nesnelerdir görevler, anonim kod blokları veya işlevler ve sırayla bu görevleri gerçekleştirin. Kitaplık, işletim ortamına bağlı olarak çalıştırılacak en uygun görev sayısını seçerek, aynı anda birden fazla görevi yürüten farklı öncelik seviyelerine sahip birkaç kuyruğu otomatik olarak oluşturur. Kütüphanenin bir istemcisi, görevleri birer birer gönderildikleri sıraya göre yürüten herhangi bir sayıda seri kuyruğu da oluşturabilir.[13] Bir seri kuyruk, bir seferde yalnızca bir görevi çalıştırabildiğinden, kuyruğa gönderilen her görev, kuyruktaki diğer görevler açısından kritiktir ve bu nedenle, bir seri kuyruk yerine kullanılabilir. kilit iddia edilen bir kaynakta.
  • Sevk Kaynakları istemcinin sistem olayları üzerine asenkron olarak çalıştırılması için blokları veya fonksiyonları kaydetmesine izin veren nesnelerdir. priz veya dosya tanımlayıcı okumaya veya yazmaya hazır olma veya bir POSIX sinyal.
  • Sevk Grupları birkaç görevin daha sonra katılmak için gruplanmasına izin veren nesnelerdir. Görevler, bir grubun üyesi olarak bir kuyruğa eklenebilir ve ardından istemci, grup nesnesini kullanarak o gruptaki tüm görevlerin tamamlanmasını bekleyebilir.
  • Semaforları gönder bir istemcinin yalnızca belirli sayıda görevin aynı anda yürütülmesine izin vermesine izin veren nesnelerdir.

Libdispatch kendi nesne modeliyle birlikte gelir, OS Nesnesi, bu kısmen Objective-C modeliyle uyumludur. Sonuç olarak, nesneleri köprülenebilir ücretsiz ObjC nesnelere.[17]

Örnekler

Grand Central Dispatch'in kullanımını gösteren iki örnek John Siracusa'nın Ars Technica Snow Leopard incelemesi.[18] Başlangıçta, belge tabanlı bir uygulamanın adı verilen bir yöntemi vardır. analiz belgesi belgedeki sözcük ve paragraf sayısını saymak gibi bir şey yapabilir. Normalde, bu hızlı bir işlemdir ve kullanıcı bir düğmeye basma ile gösterilen sonuçlar arasında bir gecikme fark etmeden ana iş parçacığında yürütülebilir.

- (IBAction)analiz belgesi:(NSButton *)gönderen {    NSDictionary *istatistikler = [myDoc analiz etmek];    [benim modelim setDict:istatistikler];    [myStatsView setNeedsDisplay:EVET];}

Belge büyükse ve analizin yürütülmesi uzun zaman alıyorsa, ana iş parçacığı işlevin bitmesini bekleyecektir. Yeterince uzun sürerse, kullanıcı bunu fark eder ve uygulama "plaj topu ". Çözüm burada görülebilir:

- (IBAction)analiz belgesi:(NSButton *)gönderen {    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{        NSDictionary *istatistikler = [myDoc analiz etmek];        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{            [benim modelim setDict:istatistikler];            [myStatsView setNeedsDisplay:EVET];        });    });}

İşte çağrı [myDoc analizi] bir içine yerleştirilir Blok, daha sonra küresel eşzamanlı kuyruklardan birine yerleştirilir. Çalışmayı bitirdikten sonra [myDoc analizi]ana kuyruğa (uygulamanın ana iş parçacığının çalıştığı) yeni bir blok yerleştirilir ve GUI (Bu gereklidir çünkü GUI yalnızca ana iş parçacığı tarafından güncellenebilir). Geliştirici, bu iki küçük değişikliği yaparak, kullanıcı tarafından görüldüğü şekliyle uygulamanın olası bir takılmasından kaçınmış ve uygulamalarının donanım kaynaklarını daha iyi kullanmasına izin vermiştir.

İkinci örnek, bir for döngüsünün paralelleştirilmesidir:

için (ben = 0; ben < Miktar; ben++) {      Sonuçlar[ben] = işi yapmak(veri, ben);}Toplam = özetlemek(Sonuçlar, Miktar);

Bu kod, işi yapmak işlevi Miktar kez, i atamainci i sonucuinci dizideki öğe Sonuçlarve döngü sona erdiğinde çağrılar dizi üzerinde özetlenir. Maalesef iş, ihtiyaç duyulmayabileceği yerde sıralı olarak hesaplanır. Do_work'ün kendisine yapılan diğer çağrıların sonuçlarına bağlı olmadığını varsayarsak, bu çağrıların aynı anda yapılamaması için hiçbir neden yoktur. GCD'de bu şu şekilde yapılır:

dispatch_apply(Miktar, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t ben){     Sonuçlar[ben] = işi yapmak(veri, ben);    });Toplam = özetlemek(Sonuçlar, Miktar);

Buraya, dispatch_apply kendisine geçirilen bloğu çalıştırır, Miktar kez, her çağrıyı genel bir kuyruğa yerleştirmek ve her blok çağrısını 0'dan farklı bir sayıya geçirmek Miktar-1. Bu, işletim sisteminin işi uygun gördüğü şekilde yaymasına, mevcut donanım ve sistem yükü için üzerinde çalışacak en uygun iş parçacığı sayısını seçmesine olanak tanır. dispatch_apply Verilen kuyruğa yerleştirdiği tüm bloklar yürütmeyi tamamlayana kadar geri dönmez, böylece orijinal döngüdeki tüm işlerin çağrıdan önce tamamlandığı garanti edilebilir. özetlemek.

Programcılar, seri olarak çalışması gerektiğini bildikleri ancak ayrı bir iş parçacığında yürütülebilecek görevler için kendi seri kuyruklarını oluşturabilirler. Şu şekilde yeni bir kuyruk oluşturulur:

dispatch_queue_t exampleQueue;exampleQueue = dispatch_queue_create( "com.example.unique.identifier", BOŞ );// exampleQueue burada kullanılabilir.dispatch_release( exampleQueue );

Bir kuyrukta gönderilen bir bloğun eşzamanlı olarak aynı kuyruğa başka bir bloğun yerleştirilmesinden kaçınmak için dikkatli olunmalıdır çünkü bu kilitlenme garantilidir. Bu tür bir kod şunları yapabilir:

dispatch_queue_t exampleQueue = dispatch_queue_create( "com.example.unique.identifier", BOŞ );dispatch_sync( exampleQueue, ^{  dispatch_sync( exampleQueue, ^{    printf( "Şimdi çıkmaza girdim ..." );  });});dispatch_release( exampleQueue );

Başvurular

GCD, macOS genelinde kullanılmaktadır (10.6 Snow Leopard'dan başlayarak) ve Apple, macOS uygulama geliştiricileri tarafından benimsenmesini teşvik etmektedir. FreeBSD geliştirici Robert Watson büyük bir açık kaynak uygulamasının ilk uyarlamasını duyurdu, Apache HTTP Sunucusu, GCD'yi programlama modelini ve GCD'nin mevcut, büyük ölçekli çok iş parçacıklı uygulamalara nasıl entegre edileceğini göstermek için 11 Mayıs 2010'da Apache GCD MPM (Çoklu İşlem Modülü) aracılığıyla kullanmak. Duyuru, GCD MPM'nin diğer iş parçacıklı MPM'lere göre üçte bir ila yarısı kadar satır sayısına sahip olduğunu gözlemledi.[19][20]

Dahili

GCD, Apple tarafından geliştirilen POSIX olmayan pthreads uzantılarının desteğiyle libdispatch tarafından uygulanır. Apple, arayüzünü başlangıcından bu yana (OS X 10.5'te) GCD (10.6), Mountain Lion (10.8) ve yakın zamanda Mavericks'in (10.9) resmi lansmanıyla değiştirdi. En son değişiklikler, pthreadleri destekleyen kodun hem kullanıcı modunda hem de çekirdekte özel yapılmasını içerir (çekirdek pthread desteği yalnızca şimlere indirgenir ve gerçek iş kuyruğu uygulama ayrı bir çekirdek uzantısına taşındı).[21]

Diğer sistemlerde libdispatch kendi iş kuyruğu sistemin kendi olay tesislerini kullanarak (epoll, kevent veya Windows NT). MacOS'ta kevent, çekirdek iş kuyruğuyla birlikte kullanılır.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "Grand Central Dispatch (GCD) Referansı". Apple Inc.
  2. ^ Apple, Geliştiricilere Mac OS X Snow Leopard'ı Tanıttı Arşivlendi 19 Mart 2012, WebCite, 9 Haziran 2008.
  3. ^ http://libdispatch.macosforge.org/
  4. ^ FreeBSD üzerinde çalışan Bloklar desteğiyle GCD libdispatch
  5. ^ FreeBSD Üç Aylık Durum Raporu
  6. ^ libdispatch
  7. ^ libdispatch posta listesi: "Linux taşıma durumu" 10 Nisan 2011
  8. ^ libdispatch posta listesi: "Solaris x86 / 64 taşıma durumu" 10 Nisan 2011
  9. ^ libdispatch posta listesi: "Win32 için libdispatch" 22 Nisan 2011
  10. ^ libdispatch posta listesi: "Windows'ta libdispatch'in durumuna ilişkin güncellemeler" 5 Mayıs 2011
  11. ^ Hutchinson, Nicholas (10 Ocak 2020). "libdispatch". GitHub. Alındı 15 Ocak 2020.
  12. ^ a b c "Grand Central Dispatch hakkında Apple Teknik Özeti" (PDF). 20 Eylül 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. Alındı 12 Eylül 2009.CS1 bakımlı: BOT: orijinal url durumu bilinmiyor (bağlantı)
  13. ^ a b Gagne, Abraham Silberschatz, Peter Baer Galvin, Greg (2013). İşletim sistemi kavramları (9. baskı). Hoboken, NJ: Wiley. s. 182–183. ISBN  9781118063330.
  14. ^ "WWDC 2008: Mac OS X Snow Leopard'daki Yenilikler". Arşivlenen orijinal 17 Ekim 2008. Alındı 18 Haziran 2008.
  15. ^ "Grand Central Dispatch (GCD) Referansı". Alındı 13 Eylül 2009.
  16. ^ https://wiki.freebsd.org/GCD#The_same_program.2C_without_C_Blocks
  17. ^ Bugaev, Sergey. "Mach-O bağlama ve yükleme hileleri". Darling geliştirme blogu. Alındı 15 Ocak 2020.
  18. ^ Mac OS X 10.6 Snow Leopard: Ars Technica incelemesi (2 Eylül 2009'da erişildi)
  19. ^ Apache için libdispatch-dev GCD MPM (erişim tarihi 14 Mayıs 2010)
  20. ^ apache-libdispatch (erişim tarihi 14 Mayıs 2010)
  21. ^ Levin, Jonathan (15 Şubat 2014). "GCD Internals: Grand Central Dispatcher'ın belgelenmemiş tarafı". Alındı 17 Mart, 2014.

Dış bağlantılar