Swift 中的并发与多线程：完整指南

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Swift 中的并发与多线程简介

现代移动和桌面应用程序必须快速且响应迅速。在 iOS 和 macOS 开发中，正确管理并发和多线程起着关键作用。Swift 提供了强大的工具来并行执行任务，从经典的 Grand Central Dispatch (GCD) 到现代的 async/await 模型和 Actor。

在本文中，我们将探讨 Swift 中处理线程的所有主要方法：从基本概念到高级技术。您将学习如何避免竞态条件、死锁以及其他多线程编程中常见的问题。

Grand Central Dispatch (GCD) — 多线程经典

Grand Central Dispatch (GCD) 是 Apple 用于管理代码并行执行的低级库。它使用队列（dispatch queues）将任务分配到线程。

队列的主要类型

GCD 中有两种主要类型的队列：

串行队列 (Serial queues)： 任务按添加顺序一个接一个执行。非常适合同步对资源的访问。
并发队列 (Concurrent queues)： 任务可以同时执行，完成顺序不保证。

GCD 使用示例

import Foundation

// 创建串行队列let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.example.serial")

// 创建并发队列let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "com.example.concurrent", attributes: .concurrent)

// 异步执行serialQueue.async {    print("任务 1 在后台执行")}

// 同步执行（阻塞当前线程）serialQueue.sync {    print("任务 2 同步执行")}

// 使用主线程DispatchQueue.main.async {    print("在主线程更新 UI")}

// 延迟执行DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 2.0) {    print("2 秒后执行")}

Dispatch Group — 任务组同步

Dispatch Group 允许跟踪一组异步任务的完成情况，并在它们全部完成后执行代码。

let group = DispatchGroup()let queue = DispatchQueue.global(qos: .background)

for i in 1...5 {    queue.async(group: group) {        print("任务 \\(i) 开始")        Thread.sleep(forTimeInterval: Double.random(in: 0.5...2.0))        print("任务 \\(i) 完成")    }}

group.notify(queue: DispatchQueue.main) {    print("所有任务完成！更新 UI。")}

Swift 5.5+ 中的现代 async/await

从 Swift 5.5 开始，Apple 引入了一种新的并发模型，基于关键字 async 和 await。这使得异步代码更易读、更清晰。

定义异步函数

异步函数使用关键字 async 标记，调用它们需要 await：

import Foundation

// 异步数据加载函数func fetchUserData() async throws -> String {    let url = URL(string: "https://api.example.com/user")!    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)    return String(data: data, encoding: .utf8) ?? "No data"}

// 使用 async/awaitfunc loadUserProfile() async {    do {        let userData = try await fetchUserData()        await MainActor.run {            print("用户数据: \\(userData)")        }    } catch {        print("加载错误: \\(error)")    }}

// 启动异步任务Task {    await loadUserProfile()}