iOS應用中多核編程和內存管理
本文集中與iOS的多核編程和內存管理，為什么？因為iPad 2已經是雙核CPU了！雖然iPad 1的應用已經不慢了，但大家完全可以使用蘋果的多核編程框架來寫出更加responsive的應用。
多核運算
在iOS中concurrency編程的框架就是GCD(Grand Central Dispatch)， GCD的使用非常簡單。它把任務分派到不同的queue隊列來處理。開發者把任務代碼裝到一個個block里面，操作系統把這些任務代碼分派到不同的資源里去處理，一個簡單的例子來說，為什么初學者寫tableview的時候，滑動列表時總會很卡，因為很多初學者把圖片裝載放到main thread主線程去執行，例如我們要滑動暢順的話，iOS最快可以1秒內刷新60次，如何你的一個cell的文字和圖片裝載超過1/60秒的話，自然就會卡。
所以一般我們會把圖片裝載這些需要多點時間的移出main thread來處理，對于用GCD來說，就是把圖片載入放到另外一個queue隊列中來異步執行，當資源準備好了后，放回到main thread中顯示出來。main thread在GCD中就是main queue。
創建一個新queue隊列的代碼：
- dispatch_queue_t network_queue;
- network_queue = dispatch_queue_create("com.myapp.network", nill);
- dispatch_queue_t network_queue;
- network_queue = dispatch_queue_create("com.myapp.network", nill);
例如，我們圖片讀取放到network_queue來進行異步執行
- dispatch_async(network_queue, ^{
- UIImage *cellImage = [self loadMyImageFromNetwork:image_url];
- // 將圖片cache到本地
- [self cacheImage:cellImage];
- .....
- } );
- dispatch_async(network_queue, ^{
- UIImage *cellImage = [self loadMyImageFromNetwork:image_url];
- // 將圖片cache到本地
- [self cacheImage:cellImage];
- .....
- } );
dispatch_async的意思就是將任務進行異步并行處理，不一定需要一個任務處理完后才能處理下一個。以上代碼loadMyImageFromNetwork的意思就是從網絡中讀取圖片，這個任務交給network_queue來處理。這樣讀取圖片的時間過長也不會阻塞主線程界面的處理。
當我們處理完圖片后，應該更新界面，從queue的概念去設計，就是要將更新界面的代碼放到main queue中去，因為iOS里面永遠是主線程來刷新重畫UI。所以代碼應該為，
- dispatch_async(network_queue, ^{
- UIImage *cellImage = [self loadMyImageFromNetwork:image_url];
- // 將圖片cache到本地
- [self cacheImage:cellImage];
- // 回到主線程
- dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
- // 顯示圖片到界面
- [self displayImageToTableView:cellImage];
- }];
- } );
- dispatch_async(network_queue, ^{
- UIImage *cellImage = [self loadMyImageFromNetwork:image_url];
- // 將圖片cache到本地
- [self cacheImage:cellImage];
- // 回到主線程
- dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
- // 顯示圖片到界面
- [self displayImageToTableView:cellImage];
- }];
- } );
dispatch_get_main_queue() 函數就是返回主線程，^{} 封裝的就是任務代碼，這樣嵌套方式就可以從一個隊列queue，跳到另一個queue，就是這么簡單。
我們一般可以把networking有關的代碼放到一個queue，把圖片resize的代碼放到另外一個queue，處理完后更新界面，只需要嵌套跳回到 main queue。這樣加上幾行代碼，你的程序就可以利用到系統多核資源，把具體的調度工作交給了操作系統自己來分配。有了這樣的代碼，不管你的硬件是單核，雙核還是iMac的4核，甚至8核，都可以非常好地并行處理。
內存管理
我一直驚嘆iOS和Objective-C內存處理能力，例如iPad版本的iWork，Pages應用就是一個內存處理技術應用的鬼斧神工之作。想想256M內存的iPad，可以帶來如此的華麗的界面同時獲得如此流暢的用戶體驗，真是不簡單。原因就是iOS一直提倡開發者在有限硬件資源內寫出最優化的代碼，使用CPU最少，占用內存最小。
（以下代碼適用于iOS SDK 4.1, 由于新SDK 4.2對內存使用有新改動，所以可能有不同。。。）
1. 盡量少的UIView層
通常我們喜歡把很多控件層（UILabel，UIButton，UIView等）一起放到一個大的UIView容器來顯示我們的內容，這個方法一般是可以的，但是如果要經常重新刷新內容的大區域界面，多數發生在iPad的應用中，這個方法會帶來過多的內存使用和動畫的延遲（比較卡），例如，scrollview的動畫比較卡，又或者，經常收到內存警告。其中一個重要原因是每個控件，特別是透明底的，會多次重新繪制（drawRect）過多。其解決辦法是，盡量將幾個控件合并到一個層上來顯示，這樣系統會減少系統調用drawRect，從而帶來性能上的提升。
很簡單的一個例子，就是iNotes提供手寫功能，用戶可以在iPad屏幕上寫出不同的筆畫，開始的設計是，用戶每寫一劃，iNotes就會生成一個新的透明底UIView來保持這個筆畫，用戶寫了10筆，系統就生產了10個UIView，每個view的大小都是整個屏幕的，以便用戶的undo操作。這個方案帶來嚴重的內存問題，因為系統將每個層都保持一個bitmap圖，一個像素需要4bit來算，一個層的大小就是 4x1024x768 ~ 3M, 10個層就是 10x3M = 30M，很明顯，iPad很快爆出內存警告。
這個例子最后的方案是，所有筆畫都畫在同一個層，iNotes可以保存筆畫的點進行undo操作。這樣的方案就是無論用戶畫多少筆畫，界面重畫需要的資源都是一樣的。
2. 顯示最佳尺寸的圖片
很多程序員比較懶，網絡上拿下來的圖片，直接就用UIImageView將其顯示給用戶，這樣的后果就是，程序需要一直保存著大尺寸的圖片到內存。解決辦法應該是先將圖片縮小到需要顯示的尺寸，釋放大尺寸圖片的內存，然后再顯示到界面給用戶。
3. 盡量使用圖片pattern，而不是一張大的圖片
例如，很多界面設計者喜歡在界面上放一個大底圖，但這個底圖是老是占用著內存的，最佳方案是，設計出一個小的pattern圖，然后用這個方案顯示成底圖。
- UIImage *smallImage = [[UIImage alloc] initWithContentsOfFile:path];
- backgroundView.backgroundColor = [UIColor colorWithPatternImage:smallImage];
- [smallImage release];
- UIImage *smallImage = [[UIImage alloc] initWithContentsOfFile:path];
- backgroundView.backgroundColor = [UIColor colorWithPatternImage:smallImage];
- [smallImage release];
4. 使用完資源后，立即釋放
一般objective-c的習慣是，用完的資源要立即釋放，因為明白什么時候用完某個資源的是程序員你自己。
例如，我們要讀較大的圖片，把它縮小后，顯示到界面去。當大圖片使用完成后，應該立即釋放。代碼如下：
- UIImage *fullscreenImage = [[UIImage alloc] initWithContentOfFile:path];
- UIImage *smallImage = [self resizeImage:fullscreenImage];
- [fullscreenImage release];
- imageView.image = smallImage;
- ......
- UIImage *fullscreenImage = [[UIImage alloc] initWithContentOfFile:path];
- UIImage *smallImage = [self resizeImage:fullscreenImage];
- [fullscreenImage release];
- imageView.image = smallImage;
......
5. 循環中大量生成的自動釋放autorelease對象，可以考慮使用autorelease pool封裝
代碼范例：
- for(UIView *subview in bigView.subviews) {
- // 使用autorelease pool自動釋放對象池
- NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
- UIImageView *imageView = (UIImageView *)subview;
- // subview處理代碼
- .......
- // 銷毀自動釋放對象
- [pool drain];
- }
- for(UIView *subview in bigView.subviews) {
- // 使用autorelease pool自動釋放對象池
- NSAutoreleasePool *pool = [[NSAutoreleasePool alloc] init];
- UIImageView *imageView = (UIImageView *)subview;
- // subview處理代碼
- .......
- // 銷毀自動釋放對象
- [pool drain];
- }
自動釋放對象池把每個循環內生成的臨時對象使用完后立即釋放
以上的意見是本人多年來編寫iPad/iPhone程序的經驗，另外iOS 4.0的multi-tasking特性發布后，程序可以被調入后臺運行，蘋果工程師的意見是，進入后臺運行時，你的應用應該釋放掉能釋放的對象，盡量保持在16M左右，這樣別的程序運行時才不容易把你的應用擠掉。
小結：iOS應用中多核編程和內存管理的內容介紹完了，希望本文對你有所幫助！
