Dispatch — 基本介绍

基本介绍

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Apple 的 Dispatch 框架（也称为 Grand Central Dispatch，简称 GCD）是 macOS、iOS、watchOS 和 tvOS 上用于实现 多线程并发编程的核心技术之一。它提供了一个强大而高效的机制，用于在多核设备上调度任务，从而充分利用系统资源。

核心目标 #

GCD 的目标是：

提高应用程序的响应速度和性能
自动管理线程的生命周期，避免手动创建和销毁线程的复杂性
提供线程安全的数据访问和调度控制

基本概念 #

1. 任务（Task） #

GCD 中的任务通常是一个闭包（closure）或函数，是你希望在后台执行的操作，例如下载、计算或更新 UI。

2. 队列（Dispatch Queue） #

GCD 使用队列调度任务。主要有两种：

串行队列（Serial Queue）：每次只执行一个任务，任务按顺序执行。
并发队列（Concurrent Queue）：可以同时执行多个任务，但仍按加入顺序开始。

GCD 会负责在线程池中调度这些任务。

常见 API #

创建队列 #

let serialQueue = DispatchQueue(label: "com.example.serial")
let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "com.example.concurrent", attributes: .concurrent)

异步执行任务 #

DispatchQueue.global().async {
    // 后台线程执行耗时任务
    DispatchQueue.main.async {
        // 回到主线程更新 UI
    }
}

延时执行 #

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

同步执行（⚠️ 警慎使用） #

DispatchQueue.main.sync {
    // 同步任务，会阻塞当前线程
}

系统提供的全局队列 #

DispatchQueue.global(qos: .background) // 最低优先级
DispatchQueue.global(qos: .userInitiated) // 用户发起的任务
DispatchQueue.main // 主线程队列，用于 UI 更新

常用 QoS（Quality of Service）：

.userInteractive：立即响应用户（如滑动、动画）
.userInitiated：用户请求并希望尽快完成（如打开文档）
.utility：较长时间的后台任务（如下载、处理）
.background：不影响用户体验的任务（如预加载）

进阶特性 #

1. DispatchGroup #

用于追踪多个异步任务的完成情况。

let group = DispatchGroup()

queue.async(group: group) {
    // 任务 A
}
queue.async(group: group) {
    // 任务 B
}
group.notify(queue: .main) {
    print("所有任务完成")
}

2. DispatchSemaphore #

用于线程同步控制，控制并发数或资源访问。

3. DispatchWorkItem #

可取消或重复执行的任务单元。

GCD vs OperationQueue #

特性	GCD（Dispatch）	OperationQueue
编程风格	函数式，闭包为主	面向对象，支持继承和依赖
任务依赖	不支持	支持任务之间的依赖关系
任务取消	基本不支持	支持取消操作
灵活度	简洁但不易扩展	更适合复杂调度需求

小结 #

Dispatch 框架（GCD） 是 Apple 提供的轻量级并发工具，适合大多数场景下的并发处理，特别是 UI 和后台任务的调度。它的优势在于：

简洁的 API
高性能调度
自动线程管理

在需要更复杂的任务控制时，可以考虑使用 OperationQueue 或 Swift 的 async/await 特性（iOS 13+/15+）。

示例 #

以下是一个 使用 GCD 实现图片下载并更新 UI 的完整 SwiftUI 示例，适合入门理解 GCD 的实战应用：

示例：使用 GCD 异步下载图片并在主线程更新 UI #

import SwiftUI

struct ContentView: View {
    @State private var image: UIImage? = nil
    @State private var isLoading = false

    let imageURL = URL(string: "https://picsum.photos/300")!

    var body: some View {
        VStack(spacing: 20) {
            if let image = image {
                Image(uiImage: image)
                    .resizable()
                    .scaledToFit()
                    .frame(height: 300)
            } else {
                Rectangle()
                    .fill(Color.gray.opacity(0.3))
                    .frame(height: 300)
                    .overlay(Text("No Image"))
            }

            if isLoading {
                ProgressView()
            }

            Button("下载图片") {
                downloadImage()
            }
        }
        .padding()
    }

    func downloadImage() {
        isLoading = true

        // 在后台线程下载图片
        DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
            if let data = try? Data(contentsOf: imageURL),
               let downloadedImage = UIImage(data: data) {
                // 下载成功后，在主线程更新 UI
                DispatchQueue.main.async {
                    self.image = downloadedImage
                    self.isLoading = false
                }
            } else {
                // 下载失败，也需要在主线程更新状态
                DispatchQueue.main.async {
                    self.isLoading = false
                }
            }
        }
    }
}

要点解释 #

DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {}
→ 在后台线程中执行耗时的下载任务。
DispatchQueue.main.async {}
→ 下载完成后回到主线程更新 @State，从而刷新 UI。
@State
→ SwiftUI 的状态变量，驱动界面变化。

这个例子清楚地展示了 GCD 在实际应用中的核心流程：将耗时任务放到后台线程执行，完成后在主线程安全更新界面。这种模式是处理网络请求、文件 IO、数据库操作等常见异步任务的基本范式。