长周期块应用

Question

我的应用程序中有以下循环

var maxIterations: Int = 0

func calculatePoint(cn: Complex) -> Int {

    let threshold: Double = 2
    var z: Complex = .init(re: 0, im: 0)
    var z2: Complex = .init(re: 0, im: 0)
    var iteration: Int = 0

    repeat {
        z2 = self.pow2ForComplex(cn: z)
        z.re = z2.re + cn.re
        z.im = z2.im + cn.im
        iteration += 1
    } while self.absForComplex(cn: z) <= threshold && iteration < self.maxIterations

    return iteration
}

并且在循环执行过程中出现了彩虹轮。我如何管理该应用程序仍在响应 UI 操作？请注意，我在代码的不同部分更新了 NSProgressIndicator，但在周期为运行时未更新（未显示进度）。我怀疑它与分配有关，但我对此非常 "green"。我很感激任何帮助。谢谢

Answer 1

要异步分派某些内容，请在适当的队列上调用 async。例如，您可以更改此方法以在全局后台队列上进行计算，然后将结果报告回主队列。顺便说一句，当你这样做时，你从立即返回结果转变为使用完成处理程序闭包，异步方法将在计算完成时调用该闭包：

func calculatePoint(_ cn: Complex, completionHandler: @escaping (Int) -> Void) {
    DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
        // do your complicated calculation here which calculates `iteration`

        DispatchQueue.main.async {
            completionHandler(iteration)
        }
    }
}

你会这样称呼它：

// start NSProgressIndicator here

calculatePoint(point) { iterations in
    // use iterations here, noting that this is called asynchronously (i.e. later)

    // stop NSProgressIndicator here
}

// don't use iterations here, because the above closure is likely not yet done by the time we get here;
// we'll get here almost immediately, but the above completion handler is called when the asynchronous
// calculation is done.

Martin 推测您正在计算 Mandelbrot 集。如果是这样，将每个点的计算分派到全局队列不是一个好主意（因为这些全局队列将它们的块分派给工作线程，但这些工作线程非常有限）。

如果您想避免用完所有这些全局队列工作线程，一个简单的选择是将 async 调用从计算单个点的例程中取出，并仅分派整个例程将所有复杂值迭代到后台线程：

DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
    for row in 0 ..< height {
        for column in 0 ..< width {
            let c = ...
            let m = self.mandelbrotValue(c)
            pixelBuffer[row * width + column] = self.color(for: m)
        }
    }

    let outputCGImage = context.makeImage()!

    DispatchQueue.main.async {
        completionHandler(NSImage(cgImage: outputCGImage, size: NSSize(width: width, height: height)))
    }
}

这解决了 "get it off the main thread" 和 "don't use up the worker threads" 问题，但现在我们已经从使用过多工作线程转变为仅使用一个工作线程，没有充分利用设备。我们确实希望并行执行尽可能多的计算（同时不耗尽工作线程）。

当为复杂计算执行 for 循环时，一种方法是使用 dispatch_apply（现在在 Swift 3 中称为 concurrentPerform）。这就像一个 for 循环，但它同时执行每个循环（但是，最后，等待所有这些并发循环完成）。为此，将外部 for 循环替换为 concurrentPerform:

DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
    DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: height) { row in
        for column in 0 ..< width {
            let c = ...
            let m = self.mandelbrotValue(c)
            pixelBuffer[row * width + column] = self.color(for: m)
        }
    }

    let outputCGImage = context.makeImage()!

    DispatchQueue.main.async {
        completionHandler(NSImage(cgImage: outputCGImage, size: NSSize(width: width, height: height)))
    }
}

concurrentPerform（以前称为 dispatch_apply）将同时执行该循环的各种迭代，但它会根据您设备的功能自动优化并发线程数。在我的 MacBook Pro 上，这使得计算比简单的 for 循环快 4.8 倍。请注意，我仍然将整个事情分派到全局队列（因为 concurrentPerform 运行是同步的，我们永远不想在主线程上执行缓慢的同步计算），但是 concurrentPerform 会运行并行计算。这是在 for 循环中享受并发的好方法，这样您就不会耗尽 GCD 工作线程。

顺便说一下，您提到要更新 NSProgressIndicator。理想情况下，您希望在处理每个像素时更新它，但如果您这样做，UI 可能会积压，无法跟上所有这些更新。您最终会放慢最终结果，以允许 UI 赶上所有这些进度指示器更新。

解决方案是将 UI 更新与进度更新分离。您希望后台计算在每个像素更新时通知您，但您希望更新进度指示器，每次都有效地说 "ok, update the progress with however many pixels were calculated since the last time I checked"。有一些繁琐的手动技术可以做到这一点，但是 GCD 提供了一个非常优雅的解决方案，一个调度源，或者更具体地说，一个 DispatchSourceUserDataAdd.

所以定义调度源的属性和一个计数器来跟踪到目前为止已经处理了多少像素：

let source = DispatchSource.makeUserDataAddSource(queue: .main)
var pixelsProcessed: UInt = 0

然后为调度源设置事件处理程序，更新进度指示器：

source.setEventHandler() { [unowned self] in
    self.pixelsProcessed += self.source.data
    self.progressIndicator.doubleValue = Double(self.pixelsProcessed) / Double(width * height)
}
source.resume()

然后，当您处理像素时，您可以简单地从后台线程 add 到您的来源：

DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: height) { row in
    for column in 0 ..< width {
        let c = ...
        let m = self.mandelbrotValue(for: c)
        pixelBuffer[row * width + column] = self.color(for: m)
        self.source.add(data: 1)
    }
}

如果您这样做，它将以尽可能高的频率更新 UI，但它永远不会积压在更新队列中。调度源将为您合并这些 add 调用。

长周期块应用

Long cycle blocks application

nsprogressindicator

dispatch-async

swift3