Swift 并发全景指南：Thread、Concurrency、Parallelism 一次搞懂

从底层线程到高层 Swift Concurrency，用代码带你吃透所有概念

为什么要关心这些概念？

响应式 UI：主线程阻塞 = 卡死界面。
高性能：多核 CPU 不并行 = 浪费算力。
正确性：数据竞争 = 闪退或脏数据。

Thread：程序的最小执行单元

什么是 Thread

一条独立的执行路径，拥有独立的栈和程序计数器，但与其他线程共享进程的内存空间。

手动创建 Thread（仅教学用，生产请用 GCD/Task）

swift 复制代码

import Foundation

func threadFunction() {
    for i in 1...3 {
        print("👾 Thread \(Thread.current) count \(i)")
        Thread.sleep(forTimeInterval: 0.3)
    }
}

let t = Thread {
    threadFunction()
}
t.start()          // 手动启动线程

⚠️ 直接使用 Thread 成本高、易出错；日常开发请使用 GCD 或 Swift Concurrency。

Concurrency vs. Parallelism：一对容易混淆的孪生兄弟

维度	Concurrency（并发）	Parallelism（并行）
定义	交替推进多个任务	同时执行多个任务
CPU 核数	1 核即可	≥2 核
目的	提高响应能力	提高吞吐量

并发示例（单核交替）

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let queue = DispatchQueue(label: "concurrent", attributes: .concurrent)
queue.async { print("🍎 Task A") }
queue.async { print("🍏 Task B") }

单核 CPU 通过时间片轮转交替打印 A/B。

并行示例（多核同时）

swift 复制代码

DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: 4) { i in
    print("🔥 Parallel \(i) on \(Thread.current)")
}

4 核机器会真正同时跑 4 条线程。

Swift 中的线程种类

线程	用途	注意
Main Thread	UI 更新 & 用户交互	禁止长时间阻塞
Global Queue	默认后台线程池	QoS 分级（utility、background ...）

主线程 & 后台线程实战

swift 复制代码

// 1. 回到主线程刷新 UI
DispatchQueue.main.async {
    label.text = "Loaded"
}

// 2. 后台线程做重活
DispatchQueue.global(qos: .userInitiated).async {
    let img = self.resize(image: bigImage)
    DispatchQueue.main.async { imageView.image = img }
}

Thread Safety：别让数据"赛车"

问题示例：数据竞争

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class UnsafeCounter {
    var value = 0
    func increment() { value += 1 }
}

在多线程环境下 value += 1 可能丢失更新（读-改-写非原子）。

解决方案速查表

技术	适用场景	示例
NSLock	低层临界区	见下方代码
串行 DispatchQueue	顺序执行任务	`DispatchQueue(label: "serial")`
Actor（Swift 5.5+）	高层、零锁代码	`actor Counter { ... }`

NSLock 示例

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class SafeCounter {
    private var value = 0
    private let lock = NSLock()
    
    func increment() {
        lock.lock()
        defer { lock.unlock() }
        value += 1
    }
    
    func get() -> Int {
        lock.lock()
        defer { lock.unlock() }
        return value
    }
}

Actor 示例（推荐）

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actor CounterActor {
    private var value = 0
    func increment() { value += 1 }
    func get() -> Int { value }
}

// 使用
let counter = CounterActor()
Task {
    await counter.increment()
    print(await counter.get())
}

真实世界场景演练

场景	并发模型	关键代码片段
Web 服务器	GCD + 并行队列	`DispatchQueue.global().async { handle(request) }`
图片滤镜	`concurrentPerform`	`DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: count) { applyFilter($0) }`
游戏引擎	多线程渲染	渲染线程 + 逻辑线程 + Actor 共享状态

思维导图：如何选择工具

arduino 复制代码

需求: 线程安全
├─ 只读数据 → 无需同步
├─ 低频写   → NSLock / 串行 queue
├─ 高频写   → Actor (零锁、可组合)
└─ 复杂依赖 → Task + Actor + AsyncSequence

常见问题 FAQ

问题	回答
何时用 Task vs DispatchQueue？	新项目优先 `Task`，老代码逐步迁移。
Actor 会降低性能吗？	轻微调度开销，远低于锁竞争。
MainActor 是什么？	系统预定义的全局 Actor，强制代码跑在主线程。

一句话总结

线程是地基，并发是设计思想，并行是多核福利；用 GCD/Task 管理线程，用 Actor/锁保证安全，你的 Swift App 就能既快又稳。