ग्रैंड सेंट्रल डिस्पैच

GCD
Original author(s)	डेव जर्ज़की
Developer(s)	एप्पल इंक.
Operating system	मैक ओएस एक्स 10.6 (2009) और बाद में, आईओएस 4.0 और बाद में, वॉचओएस, टीवीओएस, फ्रीबीएसडी
Type	सिस्टम यूटिलिटी
License	अपाचे 2.0
Website	https://apple.github.io/swift-corelibs-libdispatch/

ग्रैंड सेंट्रल डिस्पैच (जीसीडी या लिबडिस्पैच), मल्टी-कोर (कम्प्यूटिंग) | मल्टी-कोर प्रोसेसर और अन्य सममितीय मल्टीप्रोसेसिंग सिस्टम वाले सिस्टम के लिए एप्लिकेशन सपोर्ट को अनुकूलित करने के लिए एप्पल इनकॉरपोरेटेड द्वारा विकसित एक विधि है।। यह थ्रेड पूल पैटर्न के आधार पर कार्य समानता का क्रियान्वयन है। मौलिक विचार थ्रेड पूल के प्रबंधन को डेवलपर के हाथों से बाहर और ऑपरेटिंग सिस्टम के निकट ले जाना है। डेवलपर पूल के वास्तु-कला से निश्चिंत हो कर कार्य के पैकेज को पूल में इंजेक्ट करता है। यह मॉडल सरलता, सुवाह्यता और प्रदर्शन में सुधार करता है।

जीसीडी को सबसे पहले मैकओएस X 10.6 के साथ रिलीज़ किया गया था, और यह आईओएस (एप्पल) 4 और इसके पश्चात के संस्करण के साथ भी उपलब्ध है। ग्रैंड सेंट्रल डिस्पैच शीर्षकभव्य केन्द्रीय टर्मिनल का एक संदर्भ है।

लाइब्रेरी के लिए स्रोत कोड जो जीसीडी की सेवाओं का कार्यान्वयन प्रदान करता है, लिबडिस्पैच, एप्पल द्वारा 10 सितंबर, 2009 को अपाचे लाइसेंस के अनुसार जारी किया गया था। इसे पोर्ट किया गया है फ्रीबीएसडी 8.1+ के लिए, मिडनाइटबीएसडी 0.3+, लिनक्स, और सोलारिस। 2011 में विंडोज़ पर लिबडिस्पैच कार्य करने के प्रयासों को प्रतिकूल में विलय नहीं किया गया था। सफारी और आईट्यून्स के साथ भेजे गए विंडोज के लिए एप्पल के पास लिबडिस्पैच.dll का अपना पोर्ट है, लेकिन कोई सॉफ़्टवेयर विकास किट प्रदान नहीं किया गया है।

2017 के पश्चात से, निक हचिंसन द्वारा आतिथेय किया गया मूल लिबडिस्पैच रिपॉजिटरी जून 2016 में बनाए गए स्विफ्ट (प्रोग्रामिंग भाषा) कोर लाइब्रेरी का भाग है जो एक संस्करण के पक्ष में हटा दिया गया था। नया संस्करण अधिक प्लेटफार्मों का समर्थन करता है, विशेष रूप से विंडोज सहित।

डिजाइन

जीसीडी एक प्रोग्राम में विशिष्ट कार्य (कंप्यूटिंग) की अनुमति देकर कार्य करता है जिसे निष्पादन के लिए क्रमबद्ध करने के लिए समानांतर में चलाया जा सकता है और प्रसंस्करण संसाधनों की उपलब्धता के आधार पर, उन्हें किसी भी उपलब्ध प्रोसेसर कोर पर निष्पादित करने के लिए शेड्यूलिंग (कंप्यूटिंग) किया जाता है। (एप्पल द्वारा मार्ग के रूप में संदर्भित)।

कार्य या तो एक कार्यक्रम के रूप में या ब्लॉक (सी भाषा विस्तार) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। ब्लॉक सी (प्रोग्रामिंग भाषा) , सी ++, और ऑब्जेक्टिव सी प्रोग्रामिंग लैंग्वेज के वाक्य-विन्यास का एक विस्तार है जो एक क्लोजर (कंप्यूटर साइंस) के समान एक ऑब्जेक्ट में कोड और डेटा को एनकैप्सुलेट करता है। जीसीडी अभी भी उन परिस्थिति में उपयोग किया जा सकता है जहां ब्लॉक उपलब्ध नहीं हैं।

ग्रैंड सेंट्रल डिस्पैच अभी भी निम्न स्तर पर थ्रेड्स का उपयोग करता है लेकिन उन्हें प्रोग्रामर से दूर कर देता है, जिन्हें अधिक विवरणों से चिंतित होने की आवश्यकता नहीं होगी। जीसीडी में कार्य बनाने और क्रमबद्ध करने में सहज होते हैं; एप्पल का कहना है कि जीसीडी में कार्य इकाई को पंक्तिबद्ध करने के लिए 15 निर्देशों की आवश्यकता होती है, जबकि पारंपरिक थ्रेड बनाने के लिए सरलता से कई सौ निर्देशों की आवश्यकता हो सकती है।

ग्रैंड सेंट्रल डिस्पैच में एक कार्य का उपयोग या तो पंक्ति में रखा गया कार्य विषय बनाने के लिए किया जा सकता है या इसे किसी घटना स्रोत को निर्दिष्ट किया जा सकता है। यदि किसी घटना स्रोत को कोई कार्य निर्दिष्ट गया है, तो घटना ट्रिगर होने पर ब्लॉक या कार्यक्रम से कार्य इकाई बनाई जाती है, और कार्य इकाई को उचित पंक्ति में रखा जाता है। यह एप्पल द्वारा एक थ्रेड बनाने की तुलना में अधिक कुशल के रूप में वर्णित किया गया है जिसका एकमात्र उद्देश्य ट्रिगरिंग के एकल घटना पर प्रतीक्षा करना है।

विशेषताएं

प्रेषण रूपरेखा उन्हें बनाने और संचालित करने के लिए कई डेटा प्रकारों और कार्यों की घोषणा करता है:

• प्रेषण पंक्ति ऐसी वस्तुएं हैं जो कार्यों की पंक्ति बनाए रखती हैं, या तो अज्ञात कोड ब्लॉक या कार्यक्रम, और इन कार्यों को अपने पंक्ति में निष्पादित करती हैं। लाइब्रेरी स्वचालित रूप से विभिन्न प्राथमिकता स्तरों के साथ कई क्रमें बनाता है जो संचालन परिस्थिति के आधार पर चलने के लिए इष्टतम संख्या का चयन करते हुए कई कार्यों को समवर्ती रूप से निष्पादित करते हैं। लाइब्रेरी के लिए ग्राहक किसी भी संख्या में क्रमिक पंक्ति भी बना सकता है, जो एक बार में प्रस्तुत किए गए पंक्ति में कार्यों को निष्पादित करता है। चूंकि क्रमिक पंक्ति एक समय में केवल एक कार्य चला सकती है,पंक्ति में प्रस्तुत किया गया प्रत्येक कार्य पंक्ति पर अन्य कार्यों के संबंध में महत्वपूर्ण है, और इस प्रकार एक क्रमिक पंक्ति का उपयोग आलोचनात्मक संसाधन पर लॉक (कंप्यूटर विज्ञान) लगाने के अतिरिक्त किया जा सकता है।
• प्रेषण स्रोत ऐसी वस्तुएं हैं जो ग्राहक को ब्लॉक या फ़ंक्शंस को सिस्टम घटना पर अतुल्यकालिक रूप से निष्पादित करने के लिए पंजीकृत करने की अनुमति देती हैं, जैसे कि यूनिक्स डोमेन सॉकेट या फाइल डिस्क्रिप्टर पढ़ने या लिखने के लिए तैयार होना, या पॉज़िक्स सिग्नल (कंप्यूटिंग)।
• प्रेषण समूह ऐसे ऑब्जेक्ट हैं जो पश्चात में सम्मिलित होने के लिए कई कार्यों को समूहीकृत करने की अनुमति देते हैं। समूह के सदस्य के रूप में कार्य पंक्ति में जोड़े जा सकते हैं, और तब ग्राहक समूह ऑब्जेक्ट का उपयोग उस समूह के सभी कार्यों के पूरा होने तक प्रतीक्षा करने के लिए कर सकता है।
• प्रेषण सेमाफोर ऐसी वस्तुएं हैं जो ग्राहक को एक साथ निष्पादित करने के लिए केवल कुछ निश्चित कार्यों की अनुमति देती हैं।

लिबडिस्पैच अपने स्वयं के ऑब्जेक्ट मॉडल, ओएस ऑब्जेक्ट के साथ आता है, जो आंशिक रूप से ऑब्जेक्टिव सी मॉडल के साथ संगत है। फलस्वरूप, इसके ऑब्जेक्ट को ओबीजेसी ऑब्जेक्ट के लिए टोल-फ्री ब्रिज किया जा सकता है।

उदाहरण

ग्रैंड सेंट्रल डिस्पैच के उपयोग को प्रदर्शित करने वाले दो उदाहरण जॉन सिराकुसा की आर्स टेक्निका स्नो लेपर्ड समीक्षा में देखे जा सकते हैं। प्रारंभ में, आलेख-आधारित एप्लिकेशन में analyzeDocument नामक एक विधि होती है जो आलेख में शब्दों और अनुच्छेदों की संख्या की गणना करने जैसा कुछ कर सकती है। सामान्यतया, यह एक त्वरित प्रक्रिया होगी, और उपयोगकर्ता को बटन दबाने और परिणाम दिखाने के बीच देरी के बिना मुख्य सूत्र में निष्पादित किया जा सकता है।

- (IBAction)analyzeDocument:(NSButton *)sender {
    NSDictionary *stats = [myDoc analyze];
    [myModel setDict:stats];
    [myStatsView setNeedsDisplay:YES];
}

यदि आलेख बड़ा है और विश्लेषण को निष्पादित करने में अधिक समय लगता है तो मुख्य थ्रेड कार्यक्रम के समाप्त होने की प्रतीक्षा करेगा। यदि इसमें पर्याप्त समय लगता है, तो उपयोगकर्ता नोटिस करेगा, और एप्लिकेशन " बीचबाल " भी कर सकता है। समाधान यहाँ देखा जा सकता है:

- (IBAction)analyzeDocument:(NSButton *)sender {
    dispatch_async(dispatch_get_global_queue(DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT, 0), ^{
        NSDictionary *stats = [myDoc analyze];
        dispatch_async(dispatch_get_main_queue(), ^{
            [myModel setDict:stats];
            [myStatsView setNeedsDisplay:YES];
        });
    });
}

यहाँ, [myDoc analyze] के लिए कॉल को एक ब्लॉक के अंदर रखा जाता है, जिसे पश्चात में वैश्विक समवर्ती क्रमों में से एक पर रखा जाता है। इसके चलने के पश्चात [myDoc analyze], मुख्य पंक्ति (जिस पर एप्लिकेशन का मुख्य थ्रेड चलता है) पर एक नया ब्लॉक रखा गया है, जो जीयूआई को अपडेट करता है (यह आवश्यक है क्योंकि जीयूआई को केवल मुख्य थ्रेड द्वारा अपडेट किया जा सकता है)। इन दो छोटे परिवर्तन को करके, निर्माता ने उपयोगकर्ता द्वारा देखे गए एप्लिकेशन के संभावित स्टाल से बचा लिया है, और अपने एप्लिकेशन को हार्डवेयर संसाधनों का उचित उपयोग करने की अनुमति दी है।

दूसरा उदाहरण फॉर लूप को समानांतर करने का है:

for (i = 0; i < count; i++) {
      results[i] = do_work(data, i);
}
total = summarize(results, count);

यह कोड do_work कार्य count बार पर चलाता है, सरणी परिणामों में i_thवें तत्व को i_th results निर्दिष्ट करना, और उसके पश्चात लूप समाप्त होने के पश्चात सरणी पर सारांशित करें। दुर्भाग्य से कार्य की गणना क्रमिक रूप से की जाती है, जहाँ इसकी आवश्यकता नहीं हो सकती है। यह मानते हुए कि do_work इसे किए गए किसी भी अन्य कॉल के परिणामों पर विश्वास नहीं करता है, ऐसा कोई कारण नहीं है कि इन कॉलों को एक साथ नहीं किया जा सकता है। जीसीडी में यह कैसे किया जाएगा:

dispatch_apply(count, dispatch_get_global_queue(0, 0), ^(size_t i){
     results[i] = do_work(data, i);
    });
total = summarize(results, count);

यहाँ, dispatch_apply इसे दिए गए ब्लॉक को चलाता है, count समय, प्रत्येक आह्वान को एक वैश्विक पंक्ति में रखना, और प्रत्येक ब्लॉक आह्वान को 0 से एक अलग संख्या count-1 में पारित करना। यह ओएस को कार्य को विस्तार की अनुमति देगा क्योंकि यह उपयुक्त दिखता है,वर्तमान समय में हार्डवेयर और सिस्टम लोड के लिए चलने वाले थ्रेड की इष्टतम संख्या चुनता है। dispatch_apply यह तब तक वापस नहीं आता जब तक कि दी गई पंक्ति में रखे गए सभी ब्लॉकों का निष्पादन पूरा नहीं हो जाता, जिससे कि यह गारंटी दी जा सके कि कॉल करने से पहले मूल लूप के अंदर सभी कार्य पूरे हो गए हैं summarize.

प्रोग्रामर उन कार्यों के लिए अपनी स्वयं की क्रमिक पंक्ति बना सकते हैं जिन्हें वे जानते हैं कि उन्हें क्रमिक रूप से चलना चाहिए लेकिन जिन्हें एक अलग थ्रेड पर निष्पादित किया जा सकता है। एक नई पंक्ति इस प्रकार बनाई जाएगी:

dispatch_queue_t exampleQueue;
exampleQueue = dispatch_queue_create( "com.example.unique.identifier", NULL );

// exampleQueue may be used here.

dispatch_release( exampleQueue );

क्रम पर एक डिस्पैच किए गए ब्लॉक से बचने के लिए सावधानी बरती जानी चाहिए क्योंकि यह गतिरोध की गारंटी है। ऐसा कोड निम्न कार्य कर सकता है:

dispatch_queue_t exampleQueue = dispatch_queue_create( "com.example.unique.identifier", NULL );

dispatch_sync( exampleQueue, ^{
  dispatch_sync( exampleQueue, ^{
    printf( "I am now deadlocked...\n" );
  });
});

dispatch_release( exampleQueue );

अनुप्रयोग

जीसीडी का उपयोग पूरे मैक ओएस (10.6 स्नो लेपर्ड से आरम्भ) में किया जाता है, और एप्पल ने मैक ओएस एप्लिकेशन डेवलपर्स द्वारा इसे अपनाने के लिए प्रोत्साहित किया है। फ्री बीएसडी डेवलपर रॉबर्ट वाटसन (कंप्यूटर वैज्ञानिक) ने 11 मई, 2010 को अपाचे जीसीडी एमपीएम (मल्टी-प्रोसेसिंग मॉड्यूल) के माध्यम से जीसीडी का उपयोग करने के लिए एक प्रमुख ओपन सोर्स एप्लिकेशन, अपाचे एचटीटीपी सर्वर के पहले अनुकूलन की घोषणा की, जिससे कि प्रोग्रामिंग को स्पष्ट किया जा सके। मॉडल और जीसीडी को वर्तमान समय में, वृहद् स्तर पर बहु-थ्रेडेड, अनुप्रयोगों में कैसे एकीकृत किया जाए। उनकी घोषणा ने देखा कि जीसीडी एमपीएम में अन्य थ्रेडेड एमपीएम के रूप में लाइनों की संख्या एक तिहाई से आधी थी।

आंतरिक

जीसीडी को लिबडिस्पैच द्वारा कार्यान्वित किया गया है, एप्पल द्वारा विकसित पीथ्रेड अन्य-पॉज़िक्स एक्सटेंशन के समर्थन से। जीसीडी (10.6), माउंटेन लायन (10.8) और मावेरिक्स (10.9) के आधिकारिक लॉन्च के माध्यम से एप्पल ने अपनी स्थापना के पश्चात से (ओएस X 10.5 में) इंटरफ़ेस परिवर्तित कर दिया है। नवीनतम परिवर्तनों में उपयोगकर्ता मोड और कर्नेल दोनों में पीथ्रेड का समर्थन करने वाले कोड बनाना सम्मिलित है, निजी (कर्नेल पीथ्रेड समर्थन के साथ केवल शिम्स तक कम हो गया है, और वास्तविक कार्य पंक्ति कार्यान्वयन एक अलग कर्नेल एक्सटेंशन में चला गया है)।

अन्य प्रणालियों पर, लिबडिस्पैच सिस्टम की स्वयं की घटना सुविधाओं (एपोल, केवेंट, या विंडोज एनटी) का उपयोग करके अपने स्वयं की कार्य पंक्ति को लागू करता है। मैक ओएस पर, केवेंट का उपयोग कर्नेल कार्य पंक्ति के साथ किया जाता है।

यह भी देखें

• कार्य समानांतर लाइब्रेरी
• जावा समवर्ती
• ओपनएमपी
• थ्रेडिंग बिल्डिंग ब्लॉक्स (टीबीबी)

बाहरी संबंध

• जीसीडी project on GitHub
• जीसीडी Reference from the मैक Developer Library
• The Introducing Blocks and Grand Central Dispatch article from the मैक Developer Library