YBTaskScheduler 研究 | ChenghuiBai's Blog

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YBTaskScheduler

iOS 任务调度器：为 CPU 和内存减负

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作用

可能遇到的问题

当主线程执行大量的任务会造成卡顿，应该把这些任务移动到子线程异步执行。

但是异步执行的任务量过大，会导致cpu和内存占用率过高，然后引发一系列其他问题。

解决思路

延时降频

降低任务执行频率，或延缓任务执行时机，以时间换空间。

淘汰

淘汰不必要执行的任务，如已经滑出屏幕的ui异步绘制任务就可以移除，只保留需要显示屏幕可见部分的绘制任务。

优先级调度

个人理解这个对降低cpu、内存占用率高没什么作用，允许设置优先级应该是一个附加功能，真正起到作用的是使用runloop起到降频（任务到runloop空闲时才执行）的作用。

原理和实现

原理

YBTaskScheduler 监听runloop的状态，只有在runloop将要进入空闲状态时才执行任务。

设置任务最大数量，在添加任务的时候将超过最大限制的任务淘汰。

实现

命令模式 + runloop

想要管理这些复杂的任务，并且在合适的时机调用它们，自然而然的就想到了命令模式。意味着任务不能直接执行，而是把任务作为一个命令装入容器。

在 Objective-C 中，显然 Block 代码块能解决延迟执行这个问题：

[_scheduler addTask:^{
     /* 
     具体任务代码
     解压图片、裁剪图片、访问磁盘等 
     */
}];

然后组件将这些代码块“装起来”，组件由此“掌握”了所有的任务，可以自由的决定何时调用这些代码块，何时对某些代码块进行淘汰，还可以实现优先级调度。

既然是命令模式，还差一个 Invoker (调用程序)，即何时去触发这些任务。结合 iOS 的技术特点，可以监听 RunLoop 循环周期来实现：

static void addRunLoopObserver() {
    static dispatch_once_t onceToken;
    dispatch_once(&onceToken, ^{
        taskSchedulers = [NSHashTable weakObjectsHashTable];
        CFRunLoopObserverRef observer = CFRunLoopObserverCreate(CFAllocatorGetDefault(), kCFRunLoopBeforeWaiting | kCFRunLoopExit, true, 0xFFFFFF, runLoopObserverCallBack, NULL);
        CFRunLoopAddObserver(CFRunLoopGetMain(), observer, kCFRunLoopCommonModes);
        CFRelease(observer);
    });
}

然后在回调函数中进行任务的调度。

策略模式

具体策略：

栈：后加入的任务先执行（可以理解为后加入的任务优先级高），优先淘汰先加入的任务。

队列：先加入的任务先执行（可以理解为先加入的任务优先级高），优先淘汰后加入的任务。

优先队列：自定义任务优先级，不支持任务淘汰。

数据结构

为了实现淘汰策略和优先级调度，作者直接使用了 C++ 的数据结构：deque 和priority_queue。

要实现任务淘汰，所以使用 deque 双端队列来模拟栈和队列，而不是直接使用 stack 和 queue。

使用 priority_queue 优先队列来处理自定义的优先级调度，它的缺点是不能删除低优先级节点，为了节约时间成本姑且够用。

线程安全

任务的调度可能在任意线程，所以必须要做好容器（栈、队列、优先队列）访问的线程安全问题，组件是使用 pthread_mutex_t 和 dispatch_once 来保证线程安全，同时笔者尽量减少临界区来提高性能。

值得注意的是，如果不会存在线程安全的代码就不要去加锁了。

亮点

设计模式

使用策略模式区分不同淘汰策略，以及任务优先级设置。

使用命令模式，将任务添加和任务调度隔离。可以自由的决定何时调用这些代码块，何时对某些代码块进行淘汰，还可以实现优先级调度。

Runloop

监听runloop回调状态

将任务放在runloop空闲状态才下执行，避免任务集中执行，起到延缓作用。

数据结构

使用了 C++ 的数据结构：deque 和priority_queue。

使用 deque 双端队列来模拟栈和队列。

使用 priority_queue 优先队列来处理自定义的优先级调度。