GCD API 동작 방식과 필요성에 대해 설명하시오.

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설명

• GCD란?
• 동작 방식
• 필요성

관련 링크

• dispatch 공식문서
• ios에서의 멀티쓰레딩
• iOS-Swift에서 DispatchQueue 소개
• GCD vs async/await
• swift concurrent 심층 분석
• 차근차근 시작하는 GCD

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GCD란?

• Dispatch, GCD(Grand Central Dispatch)라고도 부르기도 하는 이것은 apple환경(mac, tv, watch, ios)의 멀티코어 환경에서 실행되는 동시성 코드의 지원에 대해 시스템적/포괄적으로 향상시키는 언어의 기능, 런타임 라이브러리, 시스템적 향상을 모두 포함합니다.
• BSD subsystem, Core Foundation, Cocoa API에서 GCD를 사용하여 반응속도를 향상시켜 앱을 더 빠르고, 효율적으로 만듭니다.

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GCD 동작과정

1. 사용자가 DispatchQueue.main()/global().sync/async{작업1()} 코드 작성 : 대기열의 종류, 작업의 우선순위, 이후 동작 등을 지정할 수 있습니다.
2. 런타임에 코드블럭 내부의 작업1()이 디스패치 대기열에 추가(작업 예약) : main()은 main 쓰레드에 존재하는 main 대기열로, global()은 concurrent 대기열에 작업이 추가됩니다.
3. GCD가 현재 대기열과 연결된 thread pool에서 사용가능한 쓰레드 탐색 : main 대기열은 main thread만 존재하지만, global 대기열은 여러 작업의 병렬 수행이 가능하기 때문에 가용 쓰레드 수에 따라 작업을 나눠서 할당할 수도 있습니다.
4. 탐색한 쓰레드로 작업 할당 및 동작유형에 따라 대기/ 다음 작업 수행 : sync()로 작업을 실행했다면 처음 코드를 실행했던 쓰레드는 디스패치시킨 작업1()이 끝날 때까지 기다려야 합니다.

유의할 점

1. main 쓰레드에서 sync{}는 사용할 수 없습니다.

DispatchQueue.global().sync{
print("Ice Age") // 실행되지 않고 앱이 종료됩니다.
}

• 위의 코드는 다음과 같이 동작합니다.
  • print("Ice Age") 작업을 메인이 아닌 쓰레드에서 실행시키고 그 작업이 끝날 떄까지 기다릴게.
• 메인 쓰레드는 ios의 ui를 그리는 작업을 담당하고 있어 절대 작업을 멈출 수 없습니다.
• 따라서 sync를 통해 메인 쓰레드가 대기하게 되면 런타임 에러가 발생합니다.

2. 현재 대기열과 같은 대기열로 sync{}로 작업을 디스패치하면 안됩니다.

DispatchQueue.global().async{
  task1() // global 대기열 내부에서 작업 실행
  DisPatchQueue.global().sync{  // 코드블록 내부의 작업(task2)이 끝날때까지는 현재 쓰레드 대기
       task2()  // 현재 쓰레드는 대기중이기 때문에 task2()는 절대 실행되지 않는다. `데드락 상태`
   }
}

3. closure의 캡처 현상 주의
   • 기본적으로 closure를 사용하여 여러 쓰레드를 넘나 들다보면 self가 자주 바뀌게된다.
   • @escaping나 전역변수에 값 할당 등으로 reference counting이 증가하여 의도치 않은 retain cycle이 발생할 수도 있으니 주의하자.
   • GCD는 weak self가 필수일까, weak self 알고쓰자 참고

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GCD의 필요성

메인 쓰레드는 너무 바쁘다

• 디스패치하지 않은 모든 작업은 기본적으로 main queue에 할당되고 있습니다.
• 또 60hz기준, 1초마다 화면을 60번씩 그리는 ui drawing 사이클도 수행하고 있기 때문에 매우매우매우 바쁩니다.
• 다른 대기열로 보냄으로써, 메인 쓰레드의 과부하를 막을 수 있습니다.

멀티 쓰레딩을 통한 성능 최적화

• main queue는 단 1개의 main thread와 연결되어 있으며 모든 작업을 순차적으로 처리합니다.(serial)
• GCD를 통해 전역 대기열(global Queue)로 작업을 보내면, 쓰레드 풀의 사용가능한 여러 쓰레드들로 작업들을 할당하고, 동시에 수행합니다. (concurrent)
• 데드락, 경쟁상태 등 동시성 이슈들이 발생할 수 있으나 단점에 비해 얻을 수 있는 성능적 이점이 크다.