Swift并行编程：基础知识

大约一年前，我的团队开始了一个新项目。 这次，我们希望利用从先前项目中获得的所有经验。 我们做出的决定之一是使整个模型API异步。 这将使我们能够更改模型的整个实现，而不会影响应用程序的其余部分。 如果我们的应用程序能够处理异步调用，则无论是与后端，缓存还是数据库进行通信都没关系。 它还使我们能够同时工作。

同时，它具有一些含义。 作为开发人员，我们必须了解并发和并行性等主题。 否则，它将使我们陷入困境。 因此，让我们一起学习如何并行编程。

同步与异步

那么，同步处理和异步处理之间的真正区别是什么？ 想象一下，我们有一个项目清单。 在同步处理这些项目时，我们从第一个项目开始并先完成它，然后再开始下一个项目。 它的行为与FIFO队列（先进先出）相同。

转换为代码意味着：方法的每个语句将按顺序执行。

代码中的一个示例是简单的回调。 我们可以看到在处理回调之前最后执行的代码。

但让我们想象一下，我们可以同时使用多个工作程序。 他们每个人都将带一个盒子并一直携带。 这会大大提高我们的生产率，不是吗？ 由于我们使用多个工人，因此增加的数量与我们拥有的工人数量相同。 只要至少有2名工人同时搬运箱子，他们就会并行进行搬运。

并行是关于同时执行工作。

但是，如果我们只有一名工人并且可能使用更多的工人，会发生什么？ 我们应该考虑在处理状态下有多个盒子。 这就是并发性。 可以看作是将A到B的距离分为多个步骤。 工人可以将箱子从A拿到整个距离的中点，然后回到A抓住下一个箱子。 使用多名工人，我们可以使他们所有搬运箱子的距离不同。 这样，我们异步处理盒子。 如果我们有多名工人，我们将并行处理这些箱子。

因此，并行和并发之间的区别很简单。 并行是关于同时进行工作。 并发是关于同时进行工作的选择。 它不必并行，但可以并行。 我们的大多数计算机和移动设备都可以并行工作（由于内核数量的原因），但是您拥有的每个软件肯定可以同时工作。

每个操作系统都提供使用并发的不同工具。 在iOS中，我们拥有默认的工具，例如进程和线程，但是由于其在Objective-C中的悠久历史，因此也有调度队列。

处理

流程是您的应用程序的实例。 它包含执行应用程序所需的所有内容，其中包括堆栈，堆和所有其他资源。

尽管iOS是多任务操作系统，但它不支持一个应用程序执行多个进程。 因此，您只有一个过程。 查看macOS有点不同。 您可以使用Process类产生新的子进程。 它们与父进程无关，但包含父级在创建子进程时拥有的所有信息。 如果您使用的是macOS，下面是创建和执行过程的代码：

苹果公司对上述内容的实施称为“大中央派遣”（简称GCD）。 在iOS中如何处理？

优先继承

优先级反转的解决方案是优先级继承。 在这种情况下，只要线程1被阻塞，就将其优先级交给线程3。 因此，线程3和2具有较高的优先级，并且都可以执行（取决于操作系统）。 3解锁资源后，高优先级又回到线程1，它将继续其原始工作。

原子

原子包含与数据库上下文中的事务相同的想法。 您希望一次将所有值写入一个操作。 当使用int64_t而不具有原子功能时，编译为32位的应用程序可能会出现奇怪的行为。 为什么？ 让我们详细了解会发生什么：

  int64_t x = 0线程1： 
  x = 0xFFFF 
 线程2： 
  x = 0xEEDD 

进行非原子操作可能会导致第一个线程开始写入x。 但是，由于我们正在使用32位操作系统，因此必须将写入x的值分成两批0xFF 。

当Thread2决定同​​时写入x时，可能会按照以下顺序安排操作：

 线程1：part1 
 线程2：part1 
 线程2：part2 
 线程1：part2 

最后，我们将获得：

  x == 0xEEFF 

既不是0xFFFF也不是0xEEDD 。

使用原子，我们创建一个单一的事务，这将导致以下行为：

 线程1：part1 
 线程1：part2 
 线程2：part1 
 线程2：part2 

结果，x包含值Thread2 set。 Swift本身没有实现原子。 关于Swift进化的建议是添加它，但是目前，您必须自己实现它。

锁

锁是防止多个线程访问资源的简单方法。 线程首先检查它是否可以进入受保护的部分。 如果可以进入，它将锁定受保护的零件并继续。 一旦退出，它将解锁。 如果在输入线程时遇到锁定的部分，它将等待。 通常，通过睡眠并定期唤醒以检查其是否仍处于锁定状态来完成此操作。

在iOS中，可以使用NSLock完成此操作。 但是请注意，解锁时，它必须与锁定的线程处于同一线程。

缺点是它浪费时间，因为它不得不大量分配和更改上下文。 如果您的应用不需要任何高计算能力，则这无关紧要，但是如果遇到任何帧丢失的情况，您可能需要考虑使用其他解决方案（例如Mutex）。

派送壁垒

如果您使用的是GCD，则还有更多选项可以同步代码。 其中之一是调度屏障。 有了这些，我们可以创建需要一起执行的受保护部分的块。 我们还可以控制异步代码执行的顺序。 这样做听起来很奇怪，但请想象您有一个长期的工作要做，可以分为几部分。 这些部分需要按顺序运行，但可以再次分成较小的块。 零件的这些较小块可以异步运行。 现在，可以使用分派屏障来同步较大的部分，而分块可以疯狂运行。

蹦床

蹦床并不是操作系统提供的真正机制。 相反，它是一种模式，可用于确保在正确的线程上调用方法。 这个想法很简单，该方法在开始时检查是否在正确的线程上，否则，在正确的线程上调用自身并返回。 有时您需要使用上述锁定机制来实现等待过程。 每当调用的方法返回一个值时，都是这种情况。 否则，您可以简单地返回。

请勿过于频繁地使用此模式。 这样做并确保您的线程很吸引人，但是同时，这也会使您的同事感到困惑。 他们可能不明白为什么您到处都在更改线程。 在某些时候，它变得杂乱无章，并浪费了时间进行代码推理。

哇，这是一个很沉重的职位。 进行并发编程的选项太多了，这篇文章只是表面介绍。 同时，有很多机制可以做到这一点，需要考虑很多情况。 每当我谈论线程时，我可能都会使每个工作中的人烦恼，但是它们很重要，而且我的同事们开始慢慢同意。 就在今天，我不得不修复一个错误，在该错误中，操作以异步方式访问数组，并且据我们了解，Swift不支持原子操作。 你猜怎么了？ 它最终崩溃了。 如果我们所有人都对并发有更多的了解，这可能不会发生，但是说实话，我一开始也没有看到。

了解您的工具是我能给您的最佳建议。 通过以上文章，希望您找到并发的起点，并且是一种控制混乱的方法，这种混乱将在您深入学习后立即显现。 祝好运！

PS：还有更多内容：深入研究Operations和其他高级工具以对抗并发！