掌握Swift并发：理解Swift 6中的任务、执行器和优先级提升

Swift 6 从根本上改变了开发者处理应用程序并发的方式。本指南全面解析了Swift新模型背后的机制，比较了它与传统线程方法的差异，并展示了构建响应式、线程安全代码的实用模式。

什么是并发及其重要性

并发使多个工作单元能够同时执行，极大地提升了应用的响应速度和性能。然而，传统的并发模型带来了显著的复杂性——竞态条件、死锁、内存安全漏洞以及线程管理开销，困扰着全球的开发团队。

Swift并发通过强制严格的编译时安全保证并提供直观的抽象，正面应对这些挑战。该框架解决了几个关键痛点：

核心难题：

• 竞态条件：通过Sendable协议和actor隔离，消除对共享可变状态的同时访问带来的不可预测行为
• 回调链：用干净的async/await语法取代嵌套的完成处理程序，极大改善代码的可读性和可维护性
• 线程开销：抽象底层线程创建和同步，让开发者专注于业务逻辑而非并发细节
• 任务协调：结构化并发提供明确的任务层级，自动传播取消和错误处理

最终，Swift的并发模型不仅设计上更安全，也更高效、更易于理解。

现代系统如何执行并发工作：多任务模型

要理解Swift并发，首先必须掌握操作系统如何管理并发执行。有两种竞争模型，各有利弊。

预占式多任务：传统的线程模型

操作系统传统上采用预占式多任务管理线程。在这种模型中，操作系统调度器可以在任何时刻——甚至在操作中途——强制中断任何线程，以分配CPU时间。这确保了资源的公平分配，防止不良线程导致系统饿死。

工作原理： 调度器通过保存当前线程的全部状态（(CPU寄存器、指令指针、堆栈)）并恢复另一个线程的状态，进行上下文切换。在多核系统上，这实现了真正的并行。

成本： 这种灵活性要求开发者采取防御性编程。必须用互斥锁、信号量或原子操作保护共享可变状态，否则可能出现数据竞争和崩溃。上下文切换本身成本高昂，涉及CPU缓存刷新、TLB失效和内核模式切换。在高争用场景下，切换开销可能成为性能瓶颈。

合作式多任务：Swift的轻量级替代方案

Swift并发采用合作式多任务，这是一种根本不同的方法。在这种模型中，任务会一直运行，直到自愿挂起——通常在await点或通过显式调用Task.yield()。运行时不会强制抢占合作任务。

机制： 不是线程作为持久实体执行，而是将每个线程视为一系列连续体——轻量级、可恢复的代码段。当异步函数遇到await：

1. 编译器将函数转换为状态机
2. 当前执行状态被捕获到堆上分配的连续体中
3. 连续体被加入队列，等待后续执行
4. 线程立即开始执行下一个就绪的连续体

这完全消除了上下文切换的开销。没有需要保存的CPU寄存器，没有TLB刷新，也没有内核切换。任务切换变成了一个简单的函数调用。

权衡： 你用更少的调度开销换取了更多的堆分配。责任转移到开发者：长时间运行的操作必须包含挂起点，否则会导致其他任务饿死。

理解任务：并发工作的基本单位

Task代表Swift中的一个离散异步工作单元。不同于简单调用一个会同步运行直到第一个挂起点的async函数(，Task是一个在Swift合作运行时中并发执行的托管对象。

) 任务创建与上下文继承

创建任务非常简单：