Was ist Grand Central Dispatch und wie wird es in der iOS-Entwicklung verwendet?

Grand Central Dispatch (GCD) — eine Low-Level-API zur Verwaltung von Multithreading, die einen Pool von System-Threads bereitstellt und die Ausführung von Aufgaben auf ihnen plant.

Hauptkonzepte von GCD:

• Dispatch-Queues: Warteschlangen, in die Codeblöcke (Aufgaben) zur Ausführung eingeordnet werden.
  • Serielle Queues: Führen Blöcke in der Reihenfolge ihrer Hinzufügung aus, jeweils einen.
  • Parallele Queues: Führen Blöcke parallel aus, aber in der Reihenfolge ihrer Hinzufügung.
• Aufgaben (Blöcke): Arbeitseinheiten, die an Dispatch-Queues gesendet werden.
• Dispatch-Quellen: Überwachung systemischer Ereignisse (Dateien, Sockets, Signale), die die Ausführung von Blöcken bei deren Eintreten aufrufen.

Verwendet für:

1. Ausführung von Hintergrundoperationen: Laden von Daten aus dem Netzwerk, Bildverarbeitung, komplexe Berechnungen, um den Haupt-Thread (UI) nicht zu blockieren.

   DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
       // Ausführung einer ressourcenintensiven Operation
       let processedData = performHeavyProcessing()
   
       DispatchQueue.main.async {
           // UI-Aktualisierung im Haupt-Thread
           updateUI(with: processedData)
       }
   }
   

2. Aufgabenplanung: Verzögerte oder periodische Ausführung.

   DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 2.0) {
       // Dieser Code wird in 2 Sekunden ausgeführt
       print("Verzögerte Ausführung")
   }
   

3. Synchronisation des Datenzugriffs: Verwendung von serialen Queues oder DispatchQueue.concurrentPerform zur Kontrolle des parallelen Zugriffs.

   let syncQueue = DispatchQueue(label: "com.myapp.syncdatasource", attributes: .concurrent)
   var sharedArray = [Int]()
   
   func addItem(_ item: Int) {
       syncQueue.async(flags: .barrier) { // Verwendung von .barrier für exklusiven Schreibzugriff
           sharedArray.append(item)
       }
   }
   
   func processItems() {
       syncQueue.sync { // Synchrone Lesezugriffe
           for item in sharedArray {
               print(item)
           }
       }
   }
   

Vorteile gegenüber manueller Thread-Verwaltung (POSIX-Threads):

• Benutzerfreundlichkeit: Höheres Abstraktionsniveau.
• Effizienz: GCD verwaltet den Thread-Pool des Systems effizienter, reduziert Overhead.
• Skalierbarkeit: Passt sich automatisch an die Anzahl der Prozessor-Kerne an.

QoS-Typen (Qualität des Dienstes): Bestimmt die Priorität der Aufgabe für den GCD-Planer.

QoS	Anwendung
userInteractive	UI-Updates, Animationen, schnelle Reaktion
userInitiated	Vom Benutzer initiierte Aufgaben, die schnell abgeschlossen werden müssen (Laden, Bildverarbeitung)
default	Standardpriorität, zwischen userInitiated und utility
utility	Lang laufende Aufgaben ohne Dringlichkeit (Laden, Indexierung)
background	Aufgaben, die für den Benutzer unsichtbar sind (Backup, Synchronisation im Hintergrund)
unspecified	Priorität nicht festgelegt, vom System bestimmt