并发编程基础
并发编程是一种常见的编程方式，它允许应用程序同时处理多个任务或操作。并发编程在多核处理器和分布式系统中尤为重要，因为它可以更有效地利用资源，并提高应用程序的性能。
在并发编程中，你需要处理共享资源（如内存、文件等）以及多个线程可能同时访问这些资源所带来的竞争条件问题。为了避免这些问题，你需要使用特殊的工具和技术来确保线程安全。
多线程的概念
多线程是指在同一时间内执行多个线程的技术。每个线程可以独立运行，并有自己的堆栈和指令指针。线程之间可以共享数据和代码，但是必须小心处理共享资源以避免竞态条件。
在 iOS 应用程序中，多线程通常用于异步加载数据、执行长时间运行的操作或与后台服务进行交互。下面将介绍几个常用的并发编程工具。
GCD(Grand Central Dispatch)
GCD(Grand Central Dispatch) 是一个用于管理队列的 C 语言库。它提供了简单易用的 API，使得在应用程序中使用多线程变得非常容易。GCD 使用“队列”来管理任务，并可根据优先级和执行时间对队列进行排序。
队列和任务
队列是任务的集合，它定义了一组规则来管理它们的执行。你可以创建串行队列（按顺序执行任务）或并发队列（同时执行多个任务）。你还可以将任务添加到队列中，并设置它们的优先级和执行时间。
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// 创建并发队列
let queue = DispatchQueue(label: "com.example.myqueue", attributes: .concurrent)
// 将任务添加到队列中
queue.async {
// 执行任务
}
// 创建串行队列
let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.example.serialqueue")
// 将任务添加到队列中
serialQueue.sync {
// 执行任务
}
延迟执行
GCD 还提供了一种延迟执行任务的方法。你可以使用 DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline:) 方法来延迟执行任务。该方法接受一个 DispatchTime 参数，指示任务应在何时执行。
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DispatchQueue.main.asyncAfter(deadline: .now() + 1.0) {
// 延迟 1 秒后执行任务
}
主队列
主队列是一个串行队列，用于执行应用程序的 UI 操作。主队列始终在主线程上执行任务，因此你可以放心地更新 UI 元素或响应用户事件。
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DispatchQueue.main.async {
// 在主线程上执行任务
}
NSOperationQueue
NSOperationQueue 是另一个用于管理队列的 Cocoa 框架。它提供了比 GCD 更高级的功能，例如依赖关系和取消操作。使用 NSOperation Queue，你可以将操作添加到队列中，并根据需要配置它们的属性。
操作和依赖关系
操作是任务的抽象表示，它定义了需要执行的代码块。你可以创建一个 NSOperation 子类来自定义操作。然后，你可以将操作添加到队列中，并使用 addDependency(_:) 方法为它们设置依赖关系。
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let operation1 = BlockOperation {
// 执行操作 1
}
let operation2 = BlockOperation {
// 执行操作 2
}
// 设置操作 1 的依赖关系
operation2.addDependency(operation1)
// 将操作添加到队列中
let queue = OperationQueue()
queue.addOperations([operation1, operation2], waitUntilFinished: false)
在上面的示例中，操作 1 必须在操作 2 之前执行。因此，我们使用 addDependency(_:) 方法将操作 2 的依赖关系设置为操作 1。
取消操作
NSOperationQueue 还提供了一种取消操作的方法。你可以在操作或队列级别上调用 cancel() 方法来取消操作。如果你要取消正在执行的操作，则需要在操作中定期检查取消状态。
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let operation = BlockOperation {
if self.isCancelled {
return
}
// 执行操作
}
在上面的示例中，我们在操作中检查 isCancelled 属性，以确定是否应该停止执行操作。
异步函数
Swift 5.5 引入了异步函数的概念。异步函数是指会立即返回并启动一个新的任务，在完成时再回调结果的函数。这使得编写异步代码变得更加容易和直观。
使用异步函数，你可以通过 async/await 语法轻松地处理异步代码。下面是一个简单的示例：
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func getData() async throws -> Data {
let url = URL(string: "https://example.com/data")!
let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)
return data
}
async {
do {
let data = try await getData()
// 处理数据
} catch {
// 处理错误
}
}
在上面的示例中，我们定义了一个异步函数 getData()，它使用 URLSession 获取数据并返回一个 Data 对象。然后，我们使用 async/await 语法在异步块中调用该函数。
并发值
Swift 还引入了 async let 和 Actor 等功能，用于处理并发访问共享资源的问题。使用 async let，你可以轻松地获取多个异步值，并等待它们全部准备就绪后再继续执行。
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async let data1 = fetchRemoteData()
async let data2 = fetchLocalData()
let result = await (data1, data2)
在上面的示例中，我们使用 async let 获取两个异步值 data1 和 data2。然后，我们使用 await 等待两个值全部准备就绪后，再将它们作为元组返回给 result 变量。
Actor
Actor 是一种用于保护共享状态的新类型。使用 Actor，你可以确保访问共享状态的唯一途径是通过 Actor 提供的 API。这可以避免竞态条件和其他常见的并发问题。
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actor Counter {
private var count = 0
func increment() {
count += 1
}
func getCount() -> Int {
return count
}
}
let counter = Counter()
Task.detached {
for _ in 0..<100 {
counter.increment()
}
}
在上面的示例中，我们定义了一个名为 Counter 的 Actor。它有一个私有变量 count，并提供了两个方法 increment 和 getCount 来访问它。
然后，我们创建了一个名为 counter 的实例，并在异步任务中调用 100 次 increment 方法。由于 Actor 是线程安全的，因此我们不必担心竞态条件或其他问题。