多线程图像处理比单线程慢？

Question

我正在 Objective-C 中处理图像并试用了 Grand Central Dispatch，结果很糟糕。 CPU 使用量翻倍，处理图像的时间翻倍。

- (void) processImage:(struct ImageData)image {
    imageData = image;

    [allyMinionManager prepareForPixelProcessing];

    int cores = 4;
    int section = imageData.imageHeight/cores;
    if (section < 1) {
        section = 1;
    }
    dispatch_group_t group = dispatch_group_create();

    for (int i = 0; i < cores; i++) {
        int yStart = section * i;
        int yEnd = yStart + section;
        if (i == cores - 1) {
            yEnd = imageData.imageHeight;
        }
        dispatch_group_enter(group);
        dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_HIGH, 0), ^{
            for (int y = yStart; y < yEnd; y++) {
                uint8_t *pixel = imageData.imageData + (y * imageData.imageWidth)*4;
                for (int x = 0; x < imageData.imageWidth; x++) {
                    [allyMinionManager processPixel:pixel x:x y:y];

                    pixel += 4;
                }

            }
            dispatch_group_leave(group);
        });
    }
    dispatch_group_wait(group, DISPATCH_TIME_FOREVER);
    [allyMinionManager postPixelProcessing:imageData];
}

我在核心之间分离图像，然后等待分派的任务完成。如果我有一张 1200x800 的图像，每个线程应该处理 240,000 个像素。

核心设置为 1：95% CPU 使用率，16 毫秒处理时间

核心设置为 4：120% CPU 使用率，33 毫秒处理时间

知道为什么性能这么差吗？

（奖励问题：当我将编译器优化标志设置为最低时，我的 CPU 使用率在我的程序中从 45% 增加到 300%。这正常吗？）

Answer 1

我经常发现使用多线程代码通常无法获得理论上预期的好处。有递减的returns。有关更全面的讨论，请参阅 iOS Concurrency - Not reaching anywhere's near theoretical maximum。

请注意，您可以使用 dispatch_group_async，这将消除手动进入和离开组的需要（如果您要分派的代码块本身是异步的，您只需要这样做）。更好的是，考虑到你在最后等待，你应该考虑使用 dispatch_apply，它完全消除了组。

在 Mac 上使用 dispatch_apply、运行我发现 2 个线程占用了单线程实现所用时间的 78%，4 个占用了 47% 的时间，8 个占了 38% 的时间。因此，线程数量的增加带来了好处，但它们正在减少 returns。

在 iPhone 6+ 上，当我从一个线程转到两个线程时，我经历了类似的性能改进，但是当我转到四个或八个线程时，我没有意识到除此之外没有进一步的性能改进。

所以，最重要的是，我建议尝试 dispatch_apply。如果设备上的性能提升很快就趋于平稳，也不要感到惊讶。所以尝试只使用 2 "cores" 看看结果是什么。

多线程图像处理比单线程慢？

Multithreaded Image Processing slower than Single Thread?

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