👩🏽‍🔧 😴 🏴󠁧󠁢󠁷󠁬󠁳󠁿 サンタクロースのタスクと実用的なロジスティクス 👨🏼‍🎓 🧝🏿 🤦🏼

マルチスレッドプログラミングタスクを解決できるプログラマはわずか5％であることが知られています。そして同じ場所で、コアの数の増加に伴い、モバイルデバイスであっても、複数のスレッドを使用する必要性が何度も増加します。毎日、並列プログラミングの特定の問題を解決するために特別に設計された新しいプログラミング言語が登場します。すでによく知られ、広く使用されている方法は、理解を促進するだけでなく、プログラムコードの詩の解決策を減らす方法が登場します。

アンディ・オラムとグレッグ・ウィルソンが編集した「理想のコード」という本を読んで、並列処理の章で興味深い仕事に出くわす機会がありました（24. p。444）。その中で、著者のSimon Peyton JonesはHaskellの解決策を引用しています。彼はまた、Ada95およびPolyphonic C＃言語のSat Klaus問題には解決策があると主張しています。私の専門的な興味のため、同僚とObjective-C言語用のマルチスレッドApple実装の可能性について少し早く議論しなければなりませんでした。

プログラミングは「言語」ではなく抽象化のレベルで必要であると考えられていますが、同じ成功を収めると、言語で表現された音節の恵みではなく、感情の詩の美しさを探すことができます。カットの下で、私は言語表現力が空のフレーズではなく、想像力を刺激するメロディーのための歌を私と一緒に歌うことを提案します。

問題文：

「サンタは、放牧から戻った9人のトナカイ全員、または9人しかいない3つのエルフのグループによって目覚めるまで、定期的に眠ります。 鹿が彼を起こした場合、彼はそれらのそれぞれをそりに利用し、おもちゃを届け、そして最後にそれらを利用します（無料放牧のためにそれらを放します）。エルフが目を覚ますと、彼は各グループをオフィスに案内し、新しいおもちゃの開発について相談し、最後にオフィスから連れ出します（仕事に戻る機会を与えます）。 エルフのグループと鹿のグループがサンタクロースを同時に待つ場合、彼は鹿を優先します。 （C）

エントリー：

これは、言語の機能を正確に示す理想的なタスクのように思えました。かつて、私はC＃で多くのマルチスレッドプログラミングを行っていましたが、この目的に適した言語はないと考えていました。 C＃は、そのシンプルさと効率性を備えています。しかし、Appleはこのプロセスを歌に変えました。そして、各曲でどのようにそのリズム、そのメーターを感じる必要があるか、それはあなたが聞く音楽から喜びを与えるでしょう。最初に、括弧の山に対処することは、忍耐力と注意力が発達している人々のために設計された、重要な作業です。

タスクについて議論すると、エルフと鹿の間に大きな違いはないという結論に達するのは簡単です。私たちの声明では、これらの生物学的形態の両方は、外部からほとんど理解されていない何らかの行動を実行できる抽象的な人と同一視することができます。概して、それがどのようなアクションであるかは重要ではありませんが、初期条件に基づいて、シカが放牧され、エルフが機能します。そして、そう、彼らの個人的な行動を完了するには時間がかかります。さらに、各個人は行動のためにこの貴重なリソースの個々の量を費やします。

すべてのコードは、Xcode 4.3のARCを使用して記述されています。 Xcode 4.3以降では、この改良が必要です。メソッドの使用後に説明されていても、メソッドを見ることができるようになりました。また、ARCを使用すると、オブジェクトの破壊や特別なメモリディスパッチについて心配する必要がなくなります。つまりオブジェクトは解放する必要がないだけでなく、コンパイラによって単に禁止されています。コードの透明性、実行速度、そしてもちろん、デバッグに費やされた時間において、ゲインは重要です。

まず、対応するインターフェイスについて説明します。

@interface Persone : NSObject { NSInteger number; } @property (nonatomic, copy) NSString *name; //   . - (Persone *)execution; @end #import "Common.h" @interface Elf : Persone @end #import "Common.h" @interface Deer : Persone @end

見ての通り。すべてが非常に単純であり、追加の質問をすることはありません。

サンタのインターフェースはもっと面白いです。

 #import "Common.h" @interface Santa : Persone @property (nonatomic) BOOL isBusy; //  ?  \ . - (Persone *)wakeUp:(NSArray *)group; //. , .    . . ! @end

問題の状態によって、2種類のグループのいずれかがサンタを起こすことができます。しかし、驚きがあるかもしれません。たとえば、サンタはグループが集まった瞬間に眠れないことがあり、したがって、ボスが邪魔される可能性があるかどうかの理解が必要です。

各インターフェイスには、困惑を引き起こす可能性のある神秘的なファイルがあります。

#import“ Common.h”しかし、それはすべて簡単です-プログラムで使用される定数の意味と、その他のヘッダーファイルについて説明しています。

 #import "Persone.h" #import "Deer.h" #import "Elf.h" #import "Santa.h" #import "Groups.h" #define kAllMessages 1 //    ,      . #define kGroupDeers @"Deer" //    . #define kGroupElfs @"Elf" //    . #define kMontsDeer 12 //      1-12. #define kMontsElf 18 //     . 1-18. #define kMontsSanta 4 //    . #define countElfInGroup 3 //     ,    . #define countDeerInGroup 9 //     ,    .

グループ内の同じタイプの個人の情報を対象とする最後の重要なインターフェースが残っています。

 #import "Common.h" @interface Groups : NSObject { NSMutableDictionary *groups; //  . } - (Groups *)add:(Persone *)persone; //     . - (NSArray *)ready; //   . @end

実装：

問題を解決するには、グループを形成するためのたった1つのサンタ、たった1つのメカニズム、および任意の数の鹿とエルフの標本が必要であることは明らかです。

簡単なことから始めましょう...最初に、鹿を作成します。

 #import "Common.h" @implementation Deer static int count; @synthesize name; - (id)init { if(count >=9) return nil; //      9. self = [super init]; if (self) { count++; number = count; self.name = kGroupDeers; } return self; }

初期化子は非常にステレオタイプ化されており、説明は不要です。スーパークラスには、辞書のキー値を含む変数の形式で、後で使用するnameプロパティがあります。

 - (void)eat { dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ NSInteger month = (arc4random() % kMontsDeer) + 1; #if kAllMessages NSLog(@"%d-      %d ", number, month); #endif [NSThread sleepForTimeInterval:month]; #if kAllMessages NSLog(@"%d-    ", number); #endif dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ [[[Groups alloc] init] add:self]; }); }); }

そして、ここはもっと面白いです。 eatメソッドは、Deerの現在のインスタンスに対して個別の実行スレッドを開始します。つまり、それぞれの鹿、そして将来、エルフは、別々の小川で私たちと一緒に暮らします。複雑なブラケット構造にもかかわらず、実際には、すべてが非常に単純です：dispatch_async（dispatch_get_global_queue（0、0）、^ {}）; -括弧内に記述されているものを実行キューに入れます。 dispatch_get_global_queue引数はグローバルキューを意味します。（0、0）-最初の0は優先度を示します。デフォルトでは標準です。2番目の0はiOS SDKの何も意味せず、技術のさらなる開発のために予約されています。

記述されたブロック内で、NSInteger month =（arc4random（）％kMontsDeer）+ 1;を見つけます。 -鹿の放牧の月数をランダムに受け取ります。この式で取得される整数の範囲は、1〜kMontsDeerです。これに続いて、プロセスの実行が遅れます-牧草地の一種のエミュレーション-[NSThread sleepForTimeInterval：month]; そして、このメソッドを完了し、同様のキューに追加しますが、すでにいくつかのコードのメインスレッドに追加します。このコードは別のキューを表していますが、現在のプログラムのレベルで既に作成されています。覚えているように、グループマネージャーには、アプリケーション全体に対して1つだけが必要です。言い換えれば、彼はシングルトンです。したがって、イニシャライザーを介してインスタンスを作成すると、実際には、以前に誰かが作成した場合、既存のインスタンスが返されます。 addメソッドは、現在の鹿を受信キューに追加するだけです。

 - (Persone *)execution { [self eat]; return self; } @end

後者の方法は、基礎となるインターフェイスの一貫性を保証するだけです。つまりテンプレート実行メソッドを作成します。

同様に、エルフのクラスを作成します。

 #import "Common.h" @implementation Elf static int count; @synthesize name; - (id)init { if(count >=10) return nil; //      10. self = [super init]; if (self) { count++; number = count; self.name = kGroupElfs; } return self; } - (void)work { dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ NSInteger month = (arc4random() % kMontsElf) + 1; #if kAllMessages NSLog(@"   %d .   %d ", number, month); #endif [NSThread sleepForTimeInterval:month]; #if kAllMessages NSLog(@"  %d ", number); #endif dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ [[[Groups alloc] init] add:self]; }); }); } - (Persone *)execution { [self work]; return self; } @end

分けて恋をする

Groupクラスのタスクは、グループをディスパッチおよび形成することです。メカニズムは非常に単純です。各人は自分のタイプのキュー（つまり、エルフからエルフ、鹿から鹿）に入れられ、必要な数のコピーがキューに集められると、そこから削除され、彼らのために特別に設計されたバッファに置かれます-サンタの待合室-クラウス。

 #import "Common.h" @implementation Groups static Groups *instance; - (id)init { if(instance!=nil) return instance; self = [super init]; if (self) { groups = [NSMutableDictionary dictionary]; instance = self; } return self; } - (Groups *)add:(Persone *)persone { NSMutableArray *queue = [groups objectForKey:persone.name]; //     . if(queue == nil) queue = [NSMutableArray array]; [queue addObject:persone]; //    . [groups setValue:queue forKey:persone.name]; #if kAllMessages NSLog(@"  \"%@\"  %d", persone.name, queue.count); #endif Santa *santa = [[Santa alloc] init]; if(santa.isBusy == NO) [santa wakeUp:[self ready]]; return self; } - (NSArray *)queueElf { NSMutableArray *queue = [groups objectForKey:kGroupElfs]; if(queue.count < countElfInGroup) return nil; //     . NSMutableArray *group = [NSMutableArray array]; for (int i=0; i<countElfInGroup; i++) // 3    ... [group addObject:[queue objectAtIndex:i]]; for (id item in group) // ...    . [queue removeObject:item]; [groups setValue:queue forKey:kGroupElfs]; return [group copy]; } - (NSArray *)queueDeer { NSMutableArray *queue = [groups objectForKey:kGroupDeers]; if(queue.count < countDeerInGroup) return nil; //     . NSArray *group = [queue copy]; for (id item in group) //   . [queue removeObject:item]; [groups setValue:queue forKey:kGroupDeers]; return group; } - (NSArray *)ready { NSArray *group = [self queueElf]; if(group!=nil) return group; return [self queueDeer]; }

前述のように、このクラスはシングルトンです。 ARCを使用して記述されているため、その作成は非常に簡単に思えます。このクラスのインスタンスはメインスレッド内でのみ使用されることを前提としています。これにより、異なるスレッドからキューを実装しているディクショナリの同じインスタンスにアクセスするときの問題が回避されます。もちろん、これにより実行時のオーバーヘッドが発生しますが、無視できるほど重要ではありません。

このコードの最も興味深い場所は次のセクションです。

 Santa *santa = [[Santa alloc] init]; if(santa.isBusy == NO) [santa wakeUp:[self ready]];

グループのディスパッチャのように、私たちはサンタのコピーを手に入れ、そこに来て、形成されたグループを彼の部屋に詰め込みます。とにかく、何。そのため、それは鹿またはエルフになり、メソッドは答えます-（NSArray *）ready

私の恐ろしいことに、私は記事の準備中に問題の条件を混乱させたことに気付きました。つまり私の場合、Ceteris paribus、サンタは鹿ではなくエルフに仕えています。さらに、エルフの最大数は9ではなく10です。これらのエラーは両方とも簡単に修正できます。たとえば、メソッドは次のように変更されます。

 - (NSArray *)ready { NSArray *group = [self queueDeer]; if(group!=nil) return group; return [self queueElf]; }

ただし、将来的には、作業プロトコルに関しては、このような修正された条件がここで想定されています。

マドリガル

そして、私たちは歌の最後のキャラクターであるサンタに着きました。

 #import "Common.h" @implementation Santa static Santa *santa; static int count; BOOL doWork; @synthesize isBusy; static int groupNumber; - (id)init { if(santa!=nil) return santa; self = [super init]; if (self) { santa = self; count++; number = count; NSLog(@">>  %d- ", number); } return self; } - (void)sleep { NSLog(@">>  %d ....", number); } - (Santa *)wakeUp:(NSArray *)group { if(group == nil) return self; NSLog(@">>  %d .... ", number); [self work:group]; //    . return self; } - (BOOL)isBusy { return doWork; } - (void)work:(NSArray *)group { if(doWork == YES) return; doWork = YES; __block Santa *santa = self; __block NSArray *currentGroup = group; __block NSInteger IDGroup = ++groupNumber; dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ NSInteger month = (arc4random() % kMontsSanta) + 1; NSLog(@">>    %d- .   %d  c  ID %d", number, month, IDGroup); [santa portalIn:currentGroup]; [NSThread sleepForTimeInterval:month]; NSLog(@">>  %d   c  ID %d", number, IDGroup); dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{ doWork = NO; [[santa portalOut:currentGroup] sleep]; //     . }); }); } - (Persone *)execution { NSLog(@"Yahoo!!!"); return self; } - (Santa *)portalIn:(NSArray *)group { if([[group objectAtIndex:0] isKindOfClass:[Elf class]]) NSLog(@">>  %d    ", number); if([[group objectAtIndex:0] isKindOfClass:[Deer class]]) NSLog(@"\n\t\t      yp p\n\t\t  p p  y p.\n\t\t y,  p  p p,\n\t\t y  p,    p"); return self; } - (Santa *)portalOut:(NSArray *)group { for (Persone *persone in group) [persone execution]; return self; }

コードの最も複雑な部分に進む前に、2つの方法について簡単に説明する必要があります。

玄関ドア方式：

 portalIn:(NSArray *)group

ドアの出口方法：

 portalOut:(NSArray *)group.

それらなしで簡単に行うことは可能ですが、それがタスクの初期条件でした-入り口と出口のドアに集中すること。

実行方法は、このサンタのインスタンスにアピールしたことを通知するだけです。サンタを操作するたびに、彼の番号を表示します。読者は、アクションの全期間を通じてすべてのアクションが単一のサンタで発生すると確信するように、これを理由で行います。

方法

  wakeUp:(NSArray *)group

グループを待合室に入れてサンタを起こします。すべての主なことは、作業メソッドで発生します。

最初に、サンタが忙しいかどうかを確認します。

 if(doWork == YES) return;

これは冗長なチェックであり、削除できます。しかし、何かがうまくいかないよりは、1つのウェイクを逃す方が良いです。次に、「忙しい」サインを入れて、正面ドアをロックします。

 doWork = YES;

次に、スレッド、バックグラウンド、およびメイン内で使用する変数を準備する必要があります。

 __block Santa *santa = self; __block NSArray *currentGroup = group; __block NSInteger IDGroup = ++groupNumber;

これを行わないと、非共有リソースへのアクセスが除外される場合があります。上記の簡単な操作により、これが発生しないことが保証されます。ここで、__ blockキーワードは二重アンダースコアを使用していることに注意してください。つまり _文字は2回使用されます！次に、DeersとElvesで行ったように、Santaに別のストリームを作成し、入り口のドアメソッドを使用してSantaの部屋に来たグループを解放します。

誰がサンタに来たかに応じて、彼は2つのことのいずれかを行います-計画会議を開催するか、贈り物を配達します。作業が完了すると、サンタはドアのロックを解除し、ゲストを以前の職場に連れて行きます。タスクのすべての魔法は、exit doorメソッドにあります。ご存じのように、「反復は人間特有のものであり、再帰は神聖です。」 -L.ピータードイチュ。このメソッドはメインスレッドの一部として呼び出されるため、安全に再帰的にユーザーに新しいタスクを完了させることができます。エルフまたはシカは、一度生まれると、 SIGABRTから頭部への直接射撃によって停止されるまで、無期限に職務を遂行します。

そして今、歌の時が来ました。

便利な場所に、社員を作成するためのコードを配置する必要があります。 -（void）viewDidLoadにあります

詩1。

  for (int i = 0; i<9; i++) [[[Deer alloc] init] execution]; for (int i = 0; i<10; i++) [[[Elf alloc] init] execution]; for (int i = 0; i<4; i++) [[[Santa alloc] init] execution];

しかし、私たちはすでにスレッド作成で犬を食べたので、別のスレッドですべてをラップしてみませんか？

詩2。

  dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ for (int i = 0; i<9; i++) [[[Deer alloc] init] execution]; for (int i = 0; i<10; i++) [[[Elf alloc] init] execution]; for (int i = 0; i<4; i++) [[[Santa alloc] init] execution]; });

各人が別々のストリームに住んでいるので、各人の作成の順序は偶然によってのみ決定されることは非常に明白です。どうする？特にこれには、スレッド作成の順序を示す非常にエレガントな方法があります。

詩3。

 dispatch_async(dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{ dispatch_group_t group = dispatch_group_create(); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{for (int i = 0; i<30; i++) [[[Deer alloc] init] execution];}); dispatch_group_async(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{for (int i = 0; i<30; i++) [[[Elf alloc] init] execution];}); dispatch_group_notify(group, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^{for (int i = 0; i<10; i++) [[[Santa alloc] init] execution];}); });

最初のバックグラウンドスレッドでは、鹿とエルフの作成が開始されるグループが作成されます。そして、完了すると、サンタを作成するスレッドが起動します。

最初のケースでプロトコルが次のような場合：

後者の場合、次のようになります。

このアプリケーションのログを調べることは、かなり興味深いタスクです。しかし、それらは無限に長いので、私はまだアクションのシーケンスを掘り下げたい人にのみリンクを提供するか、問題を解決するための彼ら自身のより最適な方法を提供します。以下では、アプリケーションのソースコードへのリンクも提供します。

ログで何が面白いでしょうか？実際、初期定数の異なる値は、まったく異なるキャラクターの動作を提供します。たとえば、初期のデバッグ中に、サンタは会議のルーチンで常に忙しいため、ギフトの提供を開始しない可能性があることがわかりました。コードのエラーの長い失敗した検索の後、すべてが標準統計モデルのフレームワーク内に収まることがわかりました。エルフのタスク実行時間が短すぎる（3〜4か月）場合、グループは非常に頻繁に形成されるため、鹿は永遠に待機しますキュー（問題が条件の逆で解決されたことを思い出します）。

この演習の物流上の価値は何ですか？あなたがスクラムプロジェクトマネージャーであるとします。あなたは毎日会議を開催しなければならないので、時にはソ連の最高ソビエトの全体会議に移るので、エルフには開発の時間がなく、プロジェクトは一定の時間的プレッシャー段階に入ることがあります。チームリーダー-サーバー開発者-クライアント開発者のトライアングルでも同様の状況が発生する可能性がありますが、唯一の違いは、チームリーダーは通常、即時の責任（sleep（）;）の履行を停止し、トナカイまたは悪意のあるコードを強制的にレイクすることですエルフ。また、IT分野から脱却する場合、サンタのタスク係数は、商品の積み込み/積み降ろし/倉庫保管のプロセスの基本となります。一般に、実生活でアナログを見つけるのは簡単です。

結論：

上記のコードには、明確にわからないトリックがいくつかあります。

1）

 NSMutableArray *group = [NSMutableArray array]; [skip] return [group copy];

ARCなしでまだ働いているプログラマーは、このコードに恐ろしいでしょう。そして、ほとんどの場合、[[NSArray arrayWithArray：group] autorelise];のようなものを使用します。オブジェクトを最小機能に折りたたみます。ただし、ARCはこの必要性を排除し、コードはより透明になります。

2）

 - (Santa *)portalOut:(NSArray *)group { [skip] return self; }

現在のオブジェクトを返すメソッドを使用すると、ジャンプレコードObjective-Cを使用することで、リストを減らすことができます：[self portalOut：currentGroup] sleep]; 関数型言語や拡張可能なC＃メソッド（LINQで積極的に使用されている）が好きな人にとって、これは魂の香油のようなものです...もちろん、デバッグの目的では、メソッド呼び出しを2行に分割するのが理にかなっています。

3）

 #if kAllMessages NSLog(@"   %d .   %d ", number, month); #endif

kAllMessagesプリコンパイルディレクティブはCommon.hファイルに含まれています。コメントを解除すると、上記のログのように、キャラクターによって実行されたすべてのアクションが表示されます。デフォルトでは、サンタのアクションのみがコンソールに表示されます。記事のコンソール出力については触れませんでした。通常、これは、objective-cを学習する際に始める最初の知り合いだからです。

カテゴリー的命令：

記事を書くのは、アプリケーションを書いてデバッグするよりも数倍時間がかかりました。非同期マネージャーをまだ使用していない場合は、試してみて実装の容易さを評価してください。そして、はい、彼は、Appleがマルチスレッドアプリケーションの恵みのピークに達することなくこの問題を解決できたと信じている私に石を投げさせてください。

参照：

アプリケーションのソースコード（iOS SDK 5、Xcode 4.3）。

スレッド実行グループのないアプリケーションログ。

スレッド実行グループを含むアプリケーションログ。

スレッドグループ内のサンタの作業の略語。

要約：

この記事では、iOS SDK 3以降に適用されるObjective-C言語でマルチスレッドアプリケーションを作成するメカニズムについて説明します。ロジスティクス分野でのサンタの仕事が例として引用されました。非同期ディスパッチャを使用したソースコードのデモ

 dispatch_async,

アプリケーションスレッドキュー

 dispatch_get_main_queue()

アプリケーションバックグラウンドスレッド

  dispatch_get_global_queue

、および遅延間隔

  [NSThread sleepForTimeInterval:month];

。 Objective-Cが提供する線形配列と動的辞書を使用して、追加のキューを作成しました。

UPD：ソースコードへのリンクを更新しました。

サンタクロースのタスクと実用的なロジスティクス