มาใช้ Swift ให้คล่องขึ้นกันดีกว่า

วิธีแก้ปัญหา

1) Thread

Thread คือ base class ที่ทำให้เราสามารถจัดการกับ thread ที่มีอยู่ในระบบปฏิบัติการและ manipulate มันได้ ซึ่ง thread เป็นคลาสที่กำหนดและประกาศใน foundation framework

ดังนั้น ในระหว่างที่ใช้งาน เราจำเป็นต้อง import ตัว foundation framework มา ซึ่ง thread จะมีให้ใช้ตั้งแต่ iOS 2.0 เป็นต้นไป

นี่เป็นคลาสพื้นฐานและสามารถนำมาใช้ด้วย initializer ที่จะทำการส่ง prop ไปหามัน หรืออาจใช้วิธี subclass thread แล้วทำการ implement main method เข้าไปแทน

Thread priority คืออะไร

มันคือการกำหนดค่าเพื่อกลยุทธ์การ execution ที่ตรงเวลา

thread priority จะมีค่าระหว่าง 0 ถึง 1 โดยมี default value เป็นเศษ 0.5 ซึ่ง Apple ได้จัดทำเอกสารข้อมูลเอาไว้ชัดเจนว่าค่าเหล่านี้เป็นเพียงแนวทางคร่าวๆ เท่านั้น

ค่าดังกล่าวไม่สามารถยืนยันได้ว่าระบบปฏิบัติการจะทำตามลำดับความสำคัญที่เรากำหนดไว้หรือไม่ เนื่องจากลำดับความสำคัญในการ execute thread นั้นจะถูกเลือกโดยระบบปฏิบัติการในระดับ kernel

ดังนั้น ค่าที่เราพูดถึงนี้จึงเป็นแนวทางเบื้องต้นที่ระบบปฏิบัติการจะถามเกี่ยวกับลำดับความสำคัญในการจัดการกับ thread นั่นเอง

Thread Demo

เราจะ implement thread demo ง่ายๆ สักชุดหนึ่งอย่างไร

ในสถานการณ์ที่เราจำเป็นต้องอัปโหลดรูปภาพขึ้นไปบนเซิร์ฟเวอร์นั้น โดยมี 4 ขั้นตอนที่คุณต้องทำให้สำเร็จ ดังต่อไปนี้

• ดึงไฟล์รูปมา
• ปรับขนาดไฟล์
• บีบอัดไฟล์
• อัปโหลดไฟล์

ในการทำเช่นนี้ คุณจำเป็นต้องกำหนดคลาสที่แตกต่างกัน 4 คลาส ที่มีหน้าที่รับผิดชอบในแต่ละขั้นตอน ซึ่งในคอร์สนี้ เราไม่ได้สอนวิธีการสร้างให้มันทำงานได้เต็มรูปแบบ แต่แค่มีไว้เพื่อใช้งานทั่วไปเท่านั้น ซึ่งคลาสเหล่านี้จะนำฟังก์ชันที่เรากำหนดให้ไป implement แต่มันจะไม่สนใจ thread, concurrency, หรือการประมวลผลใดๆ ที่ทำงานอยู่เบื้องหลัง

ปัญหาก็คือ เมื่อใดก็ตามที่เราเรียกใช้ฟังก์ชันเหล่านี้โดยตรงมาจาก view controller หรือ view model มันจะเริ่มการทำงานที่ main thread ซึ่ง main thread นั้นมีการใช้งานสำหรับอัปเดต UI อยู่เสมอ

เมื่อเราเริ่มเรียกใช้ method เหล่านี้ UI ก็จะโดนบล็อก นั่นคือสาเหตุว่าทำไมทุกวันนี้เราถึงจำเป็นต้องเรียกใช้ method ให้ทำงานอยู่เบื้องหลัง เนื่องจากตัวต้นเหตุเหล่านี้ถูก implement โดยไม่คำนึงถึง concurrency ที่กำลังทำงานอยู่

ทำอย่างไรดี

เราสามารถแก้ปัญหาได้ด้วยการบริหารจัดการและ implement คลาสที่แตกต่างกันเพื่อจัดการกับ concurrency ทีนี้ลองดูจากแผนภูมินี้ว่ามีการ implement อย่างไรบ้าง โดยมันจะจัดการกับ process ที่กำลังดำเนินการอยู่ รวมถึงส่ง callback จากฟังก์ชันที่เรียกมันมาให้เรา

Callback คืออะไร

callback คือโค้ดชุดหนึ่งที่จะถูกบันทึกลงไปเมื่อฟีเจอร์, ฟังก์ชัน, หรือโค้ดบล็อกหนึ่งถูก execute ดังนั้น เมื่อ asynchronous task ของคุณทำงานเสร็จแล้ว คุณก็มีหน้าที่เรียก callback และให้ข้อมูลกับฟังก์ชันที่เรียกมันมาว่า task ดังกล่าวทำงานเสร็จเรียบร้อยแล้ว

ทีนี้ callback อาจจะ void ซึ่งหมายความว่ามันจะไม่มีรายละเอียดอะไรเลย และยังแสดงผลลัพธ์ที่เราสามารถนำไปใช้ในฟังก์ชันได้ ซึ่งในกรณีนี้เราใช้อีเมลในการทดสอบ

คุณอาจจะสงสัยว่ามันมีหน้าที่อะไร ซึ่งถ้าเราดึงไฟล์รูปมา ผลลัพธ์ที่คาดหวังก็ควรจะเป็นไฟล์รูป หากมีข้อผิดพลาดใดๆ เกิดขึ้น อีเมลจะคอยบอกว่าเกิดอะไรขึ้นบ้าง

เราเรียก method นี้ว่าอะไร

มันคือ indentation ซึ่งเป็นอันที่ซับซ้อนมาก หรือที่เรียกกันว่า callback hell

ถ้าหากเรามีการทำงานของโค้ดหลายขั้นตอน เราจะต้องมี indentation และสร้างบล็อกข้างในบล็อกเป็นชั้นๆ ซึ่งเรียกกันว่า callback hell

ขั้นตอนต่อไปมีความสำคัญมาก นั่นคือ color thread ซึ่งเป็นที่ที่ฟังก์ชันจะโดนเรียก ซึ่งมีคนมากมายทำผิดพลาดด้วยการเรียก callback จาก queue หรือ thread ที่กำลังถูก execute อยู่

จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณรันบางอย่างไว้เบื้องหลังแล้วเรียก callback ใน background thread ในตอนนั้นฟังก์ชันที่เรียกใช้งานอาจจะอยู่ใน view controller ซึ่งยังมีโอกาสที่จะถูกเรียกใน background thread ได้เช่นกัน

แล้วถ้าคุณกำลังอัปเดต UI ในส่วนนี้ แอปพลิเคชันของคุณก็จะล่ม เพราะว่าคุณกำลังอัปเดต UI จาก background thread นั่นเอง ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่ควรทำ

2) Grand Central Dispatch (GCD)

คือ base class ที่ทำให้เราสามารถจัดการและ manipulate thread ที่มีอยู่ในระบบปฏิบัติการได้ โดยคลาส thread นี้จะถูกกำหนดใน foundation framework

ซึ่งมีอยู่ 3 ประเภทด้วยกัน แบ่งตามการสร้าง ดังนี้

• Main queue – เป็นสิ่งที่ Apple สร้างขึ้นมาให้ โดยมันจะเข้าถึง main thread ได้ตลอดเวลา ดังนั้น เมื่อไรก็ตามที่คุณทำอะไรเกี่ยวข้องกับ UI คุณจะต้องทำบน main queue
• Global queue – จัดการกับ background thread และเป็นสิ่งที่ Apple สร้างขึ้นมาให้เช่นเดียวกัน
• Custom queue – ต้องสร้าง label และ parameter ขึ้นมาสองสามอัน เช่น QoS และ attribute อื่นๆ

และสามารถแบ่งตามประเภทของ execution ได้ 2 ประเภท ดังนี้

• Serial queue (เช่น main queue) – เป็นที่ที่ task จะถูก execute ทีละอันตามลำดับ
• Concurrent queue (เช่น global queue) – เป็นที่ที่ task จะถูก execute พร้อมๆ กัน

Quality of Service (QoS)

• User interactive: เป็น queue ที่จะต้อง execute อย่างรวดเร็วที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้
• User-initiated: เป็น queue ที่อยู่ในความสำคัญระดับสูง
• Default: เป็น queue ที่อยู่ในความสำคัญระดับทั่วไป
• Utility: เป็น queue ที่อยู่ในความสำคัญระดับต่ำ จะถูก execute แบบที่ใช้พลังงานต่ำโดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพมากนัก
• Background: เป็น queue ที่อยู่ในความสำคัญระดับต่ำสุด ซึ่ง task จะถูก execute ด้วยการใช้พลังงานน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

เราจำเป็นต้องคำนึงถึงลำดับความสำคัญของสิ่งที่รันอยู่เบื้องหลัง ไม่อย่างนั้น background QoS จะทำงานเมื่อมี task ที่อาจจะรันไม่กี่นาที ไปจนถึงหลายชั่วโมง เช่น indexing ที่เราต้องรวบรวมข้อมูลสำคัญจากพื้นที่เก็บข้อมูลของระบบ

สิ่งที่น่าสนใจเกี่ยวกับ GCD และ operation queue คือมันจะมี callback เสมอ

3) OperationQueue

มันเป็นสิ่งที่เหนือกว่า thread และ GCD

เนื่องจากว่ามันทำให้คุณมีฟังก์ชันมากมายอย่าง cancelling, มีตัวจัดการ dependency, และสามารถ implement ได้ง่ายกว่าและมีความ object-oriented มากกว่า

สำหรับ operation queue เรามี operation class ซึ่ง Apple มี 2 คลาสให้เราใช้ในการ implement ได้แก่ block operation และ invocation operation และเรายังสามารถ subclass operation class ได้ด้วยตัวเอง แล้วทำการ implement main method เข้าไป

เมื่อ operation มี dependencies ครบถ้วนแล้ว ก็จะสามารถเริ่ม execute ได้ นี่คือโค้ดง่ายๆ สำหรับการ implement operation ดังกล่าว

block operation คืออะไร

block operation ใช้ block ในส่วนของ initializer และคลาสอื่นที่เราสามารถ implement เมื่อเราจำเป็นต้อง override main method ได้ เริ่มจากการ initialize operation class ใส่มันลงไปใน operation tube เท่านี้ก็เรียบร้อย สำหรับ operation queue นั้น มีให้ใช้ตั้งแต่ iOS 2.0 เป็นต้นมา

States

เมื่อเราเริ่มการทำงานของ operation จะมีสิ่งที่เรียกว่า state ของ operation อยู่ ซึ่งจะถูกกำหนดและมีให้ใช้สำหรับเป็น seat เพื่อการแก้ไข operation โดยแบ่งออกเป็น 4 state ดังต่อไปนี้

• Ready: เป็นสถานะเตรียมความพร้อมที่ operation พร้อม execute ซึ่งหมายความว่า dependencies ทั้งหมดของ operation มีครบแล้วและพร้อมสำหรับการ execute นั่นเอง
• Executing: task นี้กำลังทำงานอยู่ ซึ่ง executing state จะเกิดขึ้นเมื่อ operation ถูก execute แล้ว ดังนั้น เมื่อเราเติมมันลงไปใน operation queue ก็เท่ากับคุณเริ่มการ execute
• Finished: เกิดขึ้นเมื่อ process เสร็จสมบูรณ์ ซึ่ง operation ที่จบการทำงานของ task ทั้งหมดจะมาอยู่ใน state นี้
• Canceled: task ถูกยกเลิกไป เกิดขึ้นเมื่อโปรแกรมเมอร์ยกเลิก operation ด้วยการเรียก canceled method แล้วมันก็จะไปอยู่ใน canceled state ดังกล่าว

และนี่คือ 4 ขั้นตอนสำคัญในการทำงานของ operation queue

4) Async-Await (Swift 5.5)

Async-Await มีการนำมาใช้ใน Swift ตั้งแต่เวอร์ชัน 5.5 และ iOS 13 เป็นต้นไป โดยฟีเจอร์ของมันคือการทำให้เราสามารถ implement structural concurrency ได้ โดยสามารถนำไป implement ได้ด้วย cache ขนาดใหญ่ ส่วน return parameter ก็มีให้ใช้สำหรับ method ทุกรูปแบบเช่นเคย

ข้อดี

• หลีกเลี่ยงการเกิด callback hell/pyramid of doom
• จำนวนบรรทัดโค้ดน้อยกว่า
• อ่านง่ายขึ้นกว่าเดิม
• สามารถรับประกันว่าจะได้รับ return result อย่างแน่นอน