Swift多線程編程

孔翔鳴

摘要：Swift日漸成為iOS的主流開發(fā)語(yǔ)言，并有取代Objective-C之勢(shì)，本文通過(guò)實(shí)例介紹了Swift開發(fā)中使用GCD方案進(jìn)行多線程開發(fā)的方法，從而將App開發(fā)中多線程、異步運(yùn)行、定時(shí)器等實(shí)際需求的復(fù)雜性充分簡(jiǎn)化。

關(guān)鍵詞：iOS；Swift；多線程

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）02-0024-02

iOS開發(fā)方興未艾，越來(lái)越多的開發(fā)者關(guān)注并加入iOS開發(fā)的行列。傳統(tǒng)上進(jìn)行iOS開發(fā)的唯一編程語(yǔ)言是Objective-C，作為上世紀(jì)八十年代出現(xiàn)的語(yǔ)言，Objective-C在語(yǔ)法和機(jī)制上與大眾熟知的C/C++、Java等現(xiàn)代編程語(yǔ)言大相徑庭，尤其它“怪異”的語(yǔ)法使得學(xué)習(xí)難度較大，許多初學(xué)者甚至是有經(jīng)驗(yàn)的開發(fā)者也經(jīng)常對(duì)此抱怨吐槽。為了解決這種不協(xié)調(diào)性，Apple公司在經(jīng)過(guò)深思熟慮之后，在2014年WWDC上發(fā)布了新一代開發(fā)語(yǔ)言Swift，這種全新設(shè)計(jì)的語(yǔ)言一經(jīng)問(wèn)世便廣受開發(fā)者歡迎，短短2年的時(shí)間，Swift在TIOBE編程語(yǔ)言排行榜上就上升到第12位，市場(chǎng)份額直追Objective-C。眾多分析均認(rèn)為，根據(jù)Apple的戰(zhàn)略思路，Swift取代Objective-C成為Apple平臺(tái)的主打語(yǔ)言只是時(shí)間的問(wèn)題。

眾所周知，受限于設(shè)備的軟硬件環(huán)境，App的開發(fā)難度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PC平臺(tái)，為了在移動(dòng)設(shè)備上完成一些豐富的功能，需要使用很多復(fù)雜的技術(shù)，多線程編程便是其中最為典型、最為普遍的一種，本文試圖從Swift的角度，探討其進(jìn)行多線程開發(fā)的一些思路與方法。

無(wú)論是Android還是iOS的開發(fā)，都涉及一個(gè)幾乎每個(gè)App都無(wú)法逃避的問(wèn)題：UI和業(yè)務(wù)邏輯的并行運(yùn)行。幾乎所有的移動(dòng)操作系統(tǒng)都不約而同地采用相同的架構(gòu)：界面的更新必須在UI線程中進(jìn)行，在UI以外的線程中更新界面都會(huì)造成軟件的崩潰。這使得在移動(dòng)平臺(tái)上進(jìn)行多線程開發(fā)變得更為復(fù)雜。

在iOS平臺(tái)上，多線程開發(fā)基本上有三種思路：NSThread、NSOperation、GCD，三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，Apple官方推薦的是GCD方法。GCD 是用C語(yǔ)言開發(fā)并完整封裝的多線程方案，通過(guò)使用 GCD，開發(fā)者可以利用簡(jiǎn)單的語(yǔ)法進(jìn)行靈活的多線程編程。在多線程編程素有“復(fù)雜必死” 的名聲，所以保持簡(jiǎn)單就是避免錯(cuò)誤的金科玉律。在 Swift 中可以無(wú)縫使用 GCD 的 API 的，尤其得益于閉包特性的加入，使用起來(lái)比之前在 Objective-C 中更加簡(jiǎn)單方便。

關(guān)于GCD的介紹與教程有很多，初學(xué)者開始使用時(shí)往往被其復(fù)雜外表所嚇退，其實(shí)GCD的使用非常簡(jiǎn)單，尤其是日常常見的多線程場(chǎng)景。GCD核心的概念是隊(duì)列，我們需要在一個(gè)線程中執(zhí)行某段代碼時(shí)，只需要將這段代碼提交給GCD的隊(duì)列，剩下的線程的創(chuàng)建、調(diào)度、運(yùn)行、銷毀等操作，均由GCD幫我們自動(dòng)完成。下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

例1：

1 let gQueue ： dispatch_queue_t =

dispatch_get_global_queue（ DISPATCH_QUEUE_PRIORITY_DEFAULT， 0 ）

2 // 提交/派發(fā)到全局隊(duì)列，GCD會(huì)負(fù)責(zé)線程調(diào)度

3 dispatch_async（ gQueue，

4 {

5 sleep（5）

6 //在主線程中更改UI

7 dispatch_async（dispatch_get_main_queue（），

8 {

9 self.Label.text = "5秒鐘過(guò)去的新消息"

10 }）

11 }

行1聲明了一個(gè)“全局隊(duì)列”，供我們提交線程里運(yùn)行的代碼段。

行3使用dispatch_async來(lái)提交代碼段到剛聲明的隊(duì)列中，async表示這是一個(gè)異步任務(wù)。

行7-10的代碼段會(huì)由GCD自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)新的線程，并在新線程中運(yùn)行。

行7再次提交一個(gè)代碼段，這個(gè)代碼段并不是提交到剛才聲明的全局隊(duì)列中，而是提交到“主隊(duì)列”，主隊(duì)列對(duì)應(yīng)App的主線程，即UI線程；這部分代碼段完成的工作是刷新界面，而刷新界面的操作必須在主線程中完成。

在例1中，我們接觸到GCD的幾個(gè)基本概念：隊(duì)列、提交，其中，隊(duì)列分為三種：

1）主隊(duì)列（main）：使用dispatch_get_main_queue（）獲取，提交到主隊(duì)列的代碼段會(huì)在主線程中運(yùn)行。

2）全局隊(duì)列（global）：使用dispatch_get_global_queue（）獲取，提交到全局隊(duì)列的代碼段將在新建線程中運(yùn)行。

3）用戶創(chuàng)建隊(duì)列（create）：使用dispatch_queue_create（）創(chuàng)建，用戶隊(duì)列和全局隊(duì)列的區(qū)別是：全局隊(duì)列只有一個(gè)，提交的代碼段（線程）是并行運(yùn)行的；用戶隊(duì)列可以創(chuàng)建多個(gè)，提交的代碼段（線程）是穿行運(yùn)行的。

dispatch_async（）用于將代碼段提交到指定隊(duì)列，開發(fā)者在提交之后就無(wú)須關(guān)心其他操作了，線程的創(chuàng)建、調(diào)度等操作均由GCD負(fù)責(zé)完成。

這個(gè)例子雖然簡(jiǎn)單，但這種結(jié)構(gòu)卻幾乎可以占到實(shí)際開發(fā)中GCD使用的50%左右，所有需要在后臺(tái)線程完成業(yè)務(wù)邏輯然后根據(jù)結(jié)果進(jìn)行界面刷新的需求，皆可通過(guò)這種結(jié)構(gòu)來(lái)完成。由此我們可以看到，通過(guò)GCD進(jìn)行多線程編程是極其簡(jiǎn)單方便的，開發(fā)者唯一需要了解的就是GCD的一些基本概念。

在日常的開發(fā)工作中，我們經(jīng)常會(huì)遇到這樣的需求：在 xx 秒后執(zhí)行某個(gè)方法。比如切換界面 1 秒后開始播放一段動(dòng)畫，或者提示框顯示 3 秒后自動(dòng)消失等等。在 Objective-C 中，我們可以使用一個(gè) NSObject 的實(shí)例方法，-performSelector：withObject：afterDelay： 來(lái)指定在若干時(shí)間后執(zhí)行某個(gè)selector。在Swift中，我們則可以利用NSTimer+GCD來(lái)完成這個(gè)工作，下面是完成這個(gè)需求的進(jìn)行封裝后的代碼段：

例2：

import Foundation

typealias Task = （cancel ： Bool） -> Void

func delay（time：NSTimeInterval， task：（）->（）） -> Task？ {

func dispatch_later（block：（）->（）） {

dispatch_after（

dispatch_time（

DISPATCH_TIME_NOW，

Int64（time * Double（NSEC_PER_SEC））），

dispatch_get_main_queue（），

block）

}

var closure： dispatch_block_t？ = task

var result： Task？

let delayedClosure： Task = {

cancel in

if let internalClosure = closure {

if （cancel == false） {

dispatch_async（dispatch_get_main_queue（）， internalClosure）；

}

}

closure = nil

result = nil

}

result = delayedClosure

dispatch_later {

if let delayedClosure = result {

delayedClosure（cancel： false）

}

}

return result；

}

有了以上的封裝代碼，當(dāng)我們需要完成諸如“延遲3秒后做點(diǎn)什么事兒”的任務(wù)時(shí)，只需要簡(jiǎn)單地進(jìn)行以下調(diào)用：

delay（2） { print（"3秒后顯示信息"） }

這個(gè)例子雖然有點(diǎn)長(zhǎng)，但是原理和結(jié)構(gòu)與例1基本相同，只不過(guò)增加了dispatch_later（）和dispatch_time（）兩個(gè)新的調(diào)用，理解了例1之后，例2也是很容易理解的。

綜上所述，在進(jìn)行Swift開發(fā)時(shí)，當(dāng)遇到多線程、異步運(yùn)行、定時(shí)器之類的需求時(shí)，我們都可以利用GCD這個(gè)利器來(lái)簡(jiǎn)化我們的工作，同時(shí)兼顧簡(jiǎn)單、快捷和優(yōu)雅。當(dāng)然，GCD的功能并不僅限于以上的介紹，熟練掌握GCD的應(yīng)用，是成熟的iOS程序員必備的技能，每一個(gè)Swift開發(fā)者都應(yīng)該將GCD放入自己的工具箱。

參考文獻(xiàn)：

[1] Apple Swift官方文檔： https：//developer.apple.com/swift/

[2] Grand Central Dispatch In-Depth： https：//www.raywenderlich.com/60749/grand-central-dispatch-in-depth-part-1

[3] 歐陽(yáng)堅(jiān). Swift開發(fā)實(shí)戰(zhàn)權(quán)威指南[M]. 北京： 清華大學(xué)出版社， 2015.