تحسين أداء التطبيق: تحليل dispatch_queues في GCD

عنوان المقال: “كم يعتبر كثيرًا في إنشاء dispatch_queues في GCD (Grand Central Dispatch)؟”

في عالم تطوير البرمجيات وتحسين أداء التطبيقات، يظهر دائمًا تحديات جديدة. أحد هذه التحديات قد يكون تصميم نظام إشعارات فعّال وخفيف الوزن. يُظهر المقال الرائع الذي قام بكتابته مايك آش حلاً لهذا التحدي عبر بناء نظام إشعارات بسيط باستخدام لغة البرمجة Swift. يُمكنك قراءة المقال كاملاً عبر الرابط التالي: (https://www.mikeash.com/pyblog/friday-qa-2015-01-23-lets-build-swift-notifications.html).

الفكرة الأساسية وراء هذا النظام هي إنشاء كائنات قابلة للـ “استماع”، حيث يمكنك تنفيذ استدعاء (callback) عند حدوث تغيير في الحالة. ولجعله آمنًا من حيث التعامل مع الخيوط، يحتفظ كل كائن يتم إنشاؤه بـ dispatch_queue خاص به. يُستخدم هذا الـ dispatch_queue ببساطة لقفل أقسام الشيفرة الحيوية. كما هو موضح في الكود التالي:

swiftCopy code
dispatch_sync(self.myQueue) {
    // modify critical state in self
}

ومن اللافت للنظر أن كل كائن يمكن الاستماع إليه يقوم بإنشاء dispatch_queue خاص به، وذلك فقط لأغراض قفل بضعة أسطر من الشيفرة. وقد أثارت هذه النقطة تساؤلات حول ما إذا كان من الجيد إنشاء العديد من dispatch_queues بهذه الطريقة.

هناك اقتراح من أحد المشاركين بأن استخدام OS_SPINLOCK قد يكون أسرع وأرخص من الناحية التكلفية، ولكنه بالتأكيد سيستهلك مساحة أقل. إذا كان برنامجي يقوم بإنشاء مئات أو آلاف (أو حتى عشرات الآلاف) من الكائنات، هل يجب القلق بشأن إنشاء العديد من dispatch_queues؟ ربما لن يتم الاستماع إلى معظمها على الإطلاق، ولكن قد يتم الاستماع إلى بعضها.

من المنطقي بالتأكيد أن يكون لديها قفل منفصل لكل كائنين، أي أن يكون لديهما أقفال منفصلة، وعادةً ما لن يكون هناك تفكير مكرر حول تضمين mutex في كل كائن، ولكن queue بأكمله؟ هل هذا مقبول حقًا؟

هذا السؤال يستحق فحصًا دقيقًا. قد يكون من المناسب في هذا السياق التفكير في كيفية تحسين أداء البرنامج مع تقليل استهلاك الموارد. إذا كنت تعتقد أن بعض الكائنات قد لا تستخدم أو تستجيب للـ dispatch_queues الخاصة بها، ربما يمكنك اعتبار استخدام نهج يقوم بإنشاء dispatch_queue عند الطلب (on-demand) للكائنات التي تحتاج إليها فقط، وعدم إنشاءها مسبقًا. هذا يمكن أن يقلل من استهلاك الموارد ويحسن من أداء التطبيق في النهاية.

لا يوجد إجابة قاطعة على هذا السؤال، ولكن يعتمد ذلك على سياق التطبيق ومتطلبات الأداء الخاصة به. قد يتطلب الأمر التجريب والقياس لتحديد أفضل الخيارات في سياق مشروعك الخاص.

في تحليل هذا السيناريو، يمكننا التفكير في عدة جوانب أخرى تتعلق بأفضل السياسات والتقنيات لتحسين أداء البرنامج وتقليل استهلاك الموارد. لنلقي نظرة على بعض النقاط التي يمكن النظر فيها:

1. تقليل استهلاك الموارد:
   يمكنك استكشاف إمكانية استخدام نهج “الإنشاء عند الطلب” (Lazy Initialization) لإنشاء dispatch_queues فقط عندما يكون هناك طلب فعلي لها. هذا يقلل من استهلاك الموارد الغير ضروري ويسمح بتحسين استجابة التطبيق.

2. تحليل استخدام dispatch_queues:
   يمكنك مراجعة الاستخدام الفعلي لكل dispatch_queue وتحليل ما إذا كانت هناك حاجة حقيقية لوجودها. في حالة عدم الحاجة إليها، يمكنك التفكير في إيجاد حلاً بديلًا يستخدم موارد النظام بشكل أكثر فعالية.

3. تحسين تصميم النظام:
   قد يكون هناك إمكانيات لتحسين تصميم النظام بشكل عام. هل هناك طرق لتجميع أو تجميع بعض الكائنات للحد من عدد ال dispatch_queues؟ هل يمكن تصميم نظام قفل أكثر فعالية يمكن أن يخدم مجموعة من الكائنات بدلاً من واحدة فقط؟

4. استخدام نماذج التصميم الفعّالة:
   قد يكون من المفيد استكشاف استخدام نماذج تصميم فعّالة مثل Object Pool أو Singleton حسب الحاجة. هذه النماذج يمكن أن تقلل من الحاجة إلى إنشاء العديد من الكائنات وبالتالي تقليل عدد ال dispatch_queues.

5. استخدام أنواع مختلفة من القفل:
   يمكنك اختبار استخدام أنواع مختلفة من القفل مثل الـ OS_SPINLOCK كما اقترح أحد المشاركين. قد تكون هذه خيارًا أفضل من الـ dispatch_queues في بعض الحالات.

6. تحسين أداء الخوادم:
   قد يكون هناك تحسينات تقنية تتعلق بتكوين الـ GCD أو تحسينات في إدارة الخوادم (Thread Management) يمكن أن تؤدي إلى تحسين أداء التطبيق.

بشكل عام، يتعين على المطور أن يكون حساسًا لمتطلبات التطبيق الخاص به وأدائه. تحليل الاستخدام الفعلي واستعراض الخيارات المختلفة يمكن أن يساعد في اتخاذ قرارات تقنية أفضل وتحسين أداء التطبيق بشكل فعال.