CONCURRENCY PATTERNS IN RUBYMOTION

my #inspect2013 Talk on iOS Concurrency patterns
using Grand Central Dispatch and/or NSOperationQueue

Transcript

1. CONCURRENCY PATTERNS IN RUBYMOTION use the multicore Luke! 1 Samstag, 30. März 13
2. #inspect Mateus Armando MacRuby enthusiastic Rubymotion early adopter Mobile OS Obsessed Deutsche Telekom AG Who Am I? 2 Samstag, 30. März 13
3. #inspect 3 Samstag, 30. März 13
4. #inspect iOS CONCURRENCY NSOperationQueue Grand Central Dispatch (GCD) 4 Samstag, 30. März 13
5. #inspect y u no thread?... 5 Samstag, 30. März 13
6. #inspect y u no thread?... 5 Samstag, 30. März 13
7. #inspect Deadlocks 6 Samstag, 30. März 13
8. #inspect Race Conditions if has_due == true pay_my_dues() has_due = false end 7 Samstag, 30. März 13
9. #inspect Race Conditions if has_due == true pay_my_dues() has_due = false end 7 Samstag, 30. März 13
10. #inspect Race Conditions if has_due == true pay_my_dues() has_due = false end 7 Samstag, 30. März 13
11. #inspect Race Conditions if has_due == true pay_my_dues() has_due = false end 7 Samstag, 30. März 13
12. #inspect Race Conditions if has_due == true pay_my_dues() has_due = false end 7 Samstag, 30. März 13
13. #inspect Terminology Parallelism: making programs run faster by using more hardware like multiple CPU or GPU cores Concurrency: ways of structuring programs into independent activities that can communicate and synchronise with each other Parallelism ≠ Concurrency 8 Samstag, 30. März 13
14. #inspect Design Approaches for Concurrent Systems 9 Samstag, 30. März 13
15. #inspect Shared Mutability Isolated Mutability Pure Immutability 10 Samstag, 30. März 13
16. #inspect Grand Central Dispatch 11 Samstag, 30. März 13
17. #inspect Dispatch::Queue lambda {...} lambda {...} lambda {...} lambda {...} 12 Samstag, 30. März 13
18. #inspect GCD-How does it work 13 Samstag, 30. März 13
19. #inspect GCD-How does it work Task Thread 13 Samstag, 30. März 13
20. #inspect GCD-How does it work Task Task Thread 13 Samstag, 30. März 13
21. #inspect GCD-How does it work Task Task Task Thread Thread 13 Samstag, 30. März 13
22. #inspect GCD-How does it work Task Task Task Task Thread Thread Thread 13 Samstag, 30. März 13
23. #inspect GCD-How does it work Task Task Task Task Thread Thread Thread 13 Samstag, 30. März 13
24. #inspect GCD-How does it work Task Task Task Task Thread Thread Thread 13 Samstag, 30. März 13
25. #inspect Queue Task Task Task Task Execute tasks one at a time First-in, First-out (FIFO) order very lightweight (~160 bytes) can replace lock and mutexes Serial Queues 14 Samstag, 30. März 13
26. #inspect Queue Task Task Task Task Execute tasks one at a time First-in, First-out (FIFO) order very lightweight (~160 bytes) can replace lock and mutexes Serial Queues 14 Samstag, 30. März 13
27. #inspect Queue Task Task Task Task Execute tasks one at a time First-in, First-out (FIFO) order very lightweight (~160 bytes) can replace lock and mutexes Serial Queues 14 Samstag, 30. März 13
28. #inspect Serial Queues queue = Dispatch::Queue.new(“org.comp.app.task”) 15 Samstag, 30. März 13
29. #inspect Serial Queues queue = Dispatch::Queue.new(“org.comp.app.task”) def status=(new_status) @queue.sync { @status = new_status } end def status @queue.sync { return @status } end 16 Samstag, 30. März 13
30. #inspect @queue.sync do Race Conditions if has_due == true pay_my_dues() has_due = false end end 17 Samstag, 30. März 13
31. #inspect Queue Concurrent Queues Task Task Task Task ๏ may execute tasks simultaneously ๏ no guarantee for the execution order ๏ magic! 18 Samstag, 30. März 13
32. #inspect Queue Concurrent Queues Task Task Task Task ๏ may execute tasks simultaneously ๏ no guarantee for the execution order ๏ magic! 18 Samstag, 30. März 13
33. #inspect Queue Concurrent Queues Task Task Task Task ๏ may execute tasks simultaneously ๏ no guarantee for the execution order ๏ magic! 18 Samstag, 30. März 13
34. #inspect Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
35. #inspect queue = Dispatch::Queue.concurrent(:background) Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
36. #inspect queue = Dispatch::Queue.concurrent(:background) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:low) Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
37. #inspect queue = Dispatch::Queue.concurrent(:background) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:low) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:default) Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
38. #inspect queue = Dispatch::Queue.concurrent(:background) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:low) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:default) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:high) Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
39. #inspect queue = Dispatch::Queue.concurrent(:background) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:low) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:default) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:high) Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
40. #inspect queue = Dispatch::Queue.concurrent(:background) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:low) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:default) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:high) Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
41. #inspect queue = Dispatch::Queue.concurrent(“org.task”) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:background) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:low) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:default) queue = Dispatch::Queue.concurrent(:high) Concurrent Queues 19 Samstag, 30. März 13
42. #inspect Concurrent Queues queue = Dispatch::Queue.concurrent('de.mateus.example') queue.async do puts "Hi There!" end queue.async do puts "Good Bye" end 20 Samstag, 30. März 13
43. #inspect Concurrent Queues 20 Samstag, 30. März 13
44. #inspect Synchronization Barriers Dispatch::Group 21 Samstag, 30. März 13
45. #inspect Barriers queue = Dispatch::Queue.concurrent('de.mateus.example') queue.async do puts "Hi There!" end queue.barrier_async do puts "Good Bye" end 22 Samstag, 30. März 13
46. #inspect Dispatch::Groups queue = Dispatch::Queue.concurrent('de.mateus.example') group = Dispatch::Group.new queue.async(group) do time = Time.now puts "Hi There! #{time}" end group.wait queue.async do puts "Good Bye" end 23 Samstag, 30. März 13
47. #inspect Dispatch.once Upon A Time - Executes a block object once and only once in your app lifetime please don’t use it for UITableView cell layout :-) at least in Rubymotion 24 Samstag, 30. März 13
48. #inspect Dispatch.once Upon A Time - Executes a block object once and only once in your app lifetime please don’t use it for UITableView cell layout :-) at least in Rubymotion 24 Samstag, 30. März 13
49. #inspect NSOperationQueue 25 Samstag, 30. März 13
50. #inspect NSOperationQueue NSOperation NSOperation NSOperation NSOperation N SO perationQ ueue 26 Samstag, 30. März 13
51. #inspect NSOperationQueue queue.addOperationWithBlock(->{ // ... do your long task }) queue = NSOperationQueue.alloc.init queue.name = “com.company.app.task” 27 Samstag, 30. März 13
52. #inspect task = NSBlockOperation.blockOperationWithBlock(->{ // ... do your long task }) queue.addOperation(task) NSOperationQueue queue = NSOperationQueue.alloc.init queue.name = “com.company.app.task” 27 Samstag, 30. März 13
53. #inspect NSOperationQueue queue = NSOperationQueue.alloc.init queue.name = “com.company.app.task” task1 = NSInvocationOperation.alloc.initWithTarget(self, selector:‘task1:’, object:”obj”) task2 = NSInvocationOperation.alloc.initWithTarget(self, selector:‘task2’, object:nil) queue.addOperations([task1, task2], waitUntilFinished:false) 27 Samstag, 30. März 13
54. #inspect NSOperation 28 Samstag, 30. März 13
55. #inspect NSOperation PRIORITIES 28 Samstag, 30. März 13
56. #inspect NSOperation DEPENDENCIES PRIORITIES 28 Samstag, 30. März 13
57. #inspect NSOperation DEPENDENCIES KVO PRIORITIES 28 Samstag, 30. März 13
58. #inspect NSOperation DEPENDENCIES KVO PRIORITIES SUSPEND/RESUME 28 Samstag, 30. März 13
59. #inspect Embrace Immutability 29 Samstag, 30. März 13
60. #inspect Embrace Immutability NSString => String # => NSString.stringWithString("") 29 Samstag, 30. März 13
61. #inspect Embrace Immutability NSString => String # => NSString.stringWithString("") NSArray => Array # => NSArray.arrayWithArray([]) 29 Samstag, 30. März 13
62. #inspect Embrace Immutability NSString => String # => NSString.stringWithString("") NSArray => Array # => NSArray.arrayWithArray([]) NSDictionary => Hash # => NSDictionary.dictionaryWithDictionary({}) 29 Samstag, 30. März 13
63. #inspect GCD Gotchas Thread safety Variable Scope Queue INCEPTION 30 Samstag, 30. März 13
64. #inspect Don’t be clever! 31 Samstag, 30. März 13
65. #inspect •Don't be afraid spawn Queues •Update UI only in the Main Queue •Dispatch::Queue.main is your Friend Working with Graphics It's A trap! 32 Samstag, 30. März 13
66. #inspect What should I use? 33 Samstag, 30. März 13
67. #inspect GCD NSOperation Work Unit Block NSOperation Can cancel? No Yes Dependencies? No Yes Concurrent execution? Yes Yes Change Queue? No Yes NSOperationQueue vs GCD 34 Samstag, 30. März 13
68. #inspect much more!!! you can get so much more from GCD. e.g: you can replace your NSTimer with Dispatch::Source 35 Samstag, 30. März 13
69. #inspect much more!!! Dispatch::Semaphore you can get so much more from GCD. e.g: you can replace your NSTimer with Dispatch::Source 35 Samstag, 30. März 13
70. #inspect much more!!! Dispatch::Semaphore Dispatch::Source you can get so much more from GCD. e.g: you can replace your NSTimer with Dispatch::Source 35 Samstag, 30. März 13
71. #inspect Create your own Abstraction 36 Samstag, 30. März 13
72. #inspect def fibonacci2(n) return n if n < 2 fib1 = fibonacci(n-1) fib2 = fibonacci(n-2) fib1 + fib2 end def fibonacci(n) return n if n < 2 fib1 = Dispatch::Promise.new { fibonacci(n-1) } fib2 = Dispatch::Promise.new { fibonacci(n-2) } fib1 + fib2 end n = 100 Benchmark.bm do |x| x.report("Parallel") { n.times do ; fibonacci(10); end } x.report("Sequential") { n.times do ; fibonacci2(10);end } end 37 Samstag, 30. März 13
73. #inspect n 0 5 100 200 300 400 500 Parallel Sequential 0,000000 0,159890 3,394287 8,568163 15,042915 29,275532 40,513081 0,000000 0,123077 4,513412 18,685437 40,315345 96,669930 174,162173 0 50 100 150 200 0 5 100 200 300 400 500 Naïve Fibonacci sequence Parallel Sequential 37 Samstag, 30. März 13
74. #inspect Question ? 38 Samstag, 30. März 13
75. #inspect http://seanlilmateus.github.com/ https://github.com/seanlilmateus/futuristic Threading Programming Guide 39 Samstag, 30. März 13
76. #inspect Things That Can Be Slow • Memory allocation • View creation • Drawing • Questionable algorithms • Questionable data structures • I/O • Blocking on information • Unnecessary work 40 Samstag, 30. März 13
77. #inspect “We should forget about small efficiencies, say abou...t 97% of the time: premature optimization is the root of all evil.” Donald Knuth ... 41 Samstag, 30. März 13
78. #inspect Queues Dispatch::Queue.new(“com.company.app.task”) Dispatch::Queue.concurrent(“com.company.app”) Dispatch::Queue.concurrent(priority=:high) Dispatch::Queue.main queue#current queue#label queue#sync queue#async queue#after queue#apply queue#dispatch_object queue#suspended? queue#suspend! queue#resume! Groups Dispatch::Group.new group#wait group#on_completion [DEPRECATED] group#notify Semaphore Dispatch::Semaphore.new(count=2) semaphore#signal semaphore#wait(time=Dispatch::TIME_NOW) Source Dispatch::Source.new(type, handle, mask, queue) Dispatch::Source.timer(delay, interval, leeway, queue) src#<< source#merge src#data src#mask src#cancel! src#cancelled? Constants Dispatch::TIME_NOW Dispatch::TIME_FOREVER 42 Samstag, 30. März 13