async/await比GCD高效么？为什么？

async/await 和 GCD（Grand Central Dispatch）是 Swift 中进行异步编程的两种方式。两者都用于处理并发任务，但 async/await 更简洁，易于使用，且在某些场景下可能更高效，但并不是绝对的。下面我会详细解释它们之间的区别，以及为什么在某些情况下 async/await 更高效。

async/await 是基于协程（coroutine）的语法糖，而 GCD 是基于 C 语言的并发库。

1. 易用性与可读性

async/await 在可读性和维护性上具有显著优势。传统的 GCD 使用闭包来进行异步编程，导致了所谓的“回调地狱”，代码难以跟踪和维护。相比之下，async/await 更像是同步代码，逻辑清晰且线性，不会陷入复杂的嵌套结构。

GCD 示例

DispatchQueue.global().async {
    // 执行异步任务
    DispatchQueue.main.async {
        // 回到主线程更新 UI
    }
}

async/await 示例

func fetchData() async {
    let data = await fetchAsyncData()
    updateUI(with: data)
}

在这种情况下，async/await 更直观，没有嵌套闭包，逻辑更加线性，方便调试和维护。

2. 编译器优化

async/await 是 Swift 5.5 引入的语言特性，得益于 Swift 编译器的深度集成。编译器可以对 async/await 进行更深入的优化，生成的代码在很多情况下比手写 GCD 更高效。

状态机优化：async/await 背后的机制会将异步任务转换为状态机，从而减少了不必要的上下文切换和线程切换开销。
任务管理：Swift 的 async/await 使用了基于 Swift Concurrency 的轻量级任务（Task），这些任务可以比 GCD 的线程池更加高效地管理。任务调度的开销相对较低，因为它们只在必要时才切换上下文，而 GCD 可能会为每个任务创建新的线程。

3. 线程管理

async/await 与 GCD 都依赖线程池来并发执行任务，但它们管理任务的方式有所不同：

GCD：依赖于队列调度系统，将任务放在不同的队列中并等待调度，通常会涉及到线程池的管理。每个 GCD 任务都有可能分配到不同的线程，而线程切换有一定的性能开销。
async/await：使用 Swift 的并发模型（Swift Concurrency），通过执行器（Executor）对任务进行调度，尤其是在主线程上，减少不必要的线程切换。此外，Swift 通过执行器提供了任务之间的协作，使任务在同一线程上串行执行，进一步减少线程切换的开销。

4. 更高效的任务取消

在 async/await 中，任务的取消（Task.cancel()）得到了更好的支持，允许在任务的中间阶段检查取消状态。这意味着如果你有长时间运行的任务，可以更早地响应取消请求，避免不必要的资源消耗。而在 GCD 中，任务一旦提交到队列中，无法被取消，只能等待其完成，这在某些情况下会导致性能浪费。

func performTask() async {
    let task = Task {
        await longRunningTask()
    }
    
    // 某种条件下取消任务
    task.cancel()
}

5. 上下文切换

GCD 的上下文切换较多，当任务在不同的队列间切换时，会带来一定的性能开销。而 async/await 在某些场景下减少了不必要的线程切换，通过 Task 系统和执行器可以让多个异步任务在同一个线程上协作运行，降低了切换的频率，减少性能损失。

6. 等待多个任务并发执行

async/await 支持轻松地等待多个任务并发执行而无需管理队列。通过 async let 和 await 的结合，可以在多个任务并行执行时轻松返回结果。

async let result1 = fetchData1()
async let result2 = fetchData2()

let (data1, data2) = await (result1, result2)  // 并发执行，等待结果

使用 GCD 实现类似功能需要手动管理多个队列或组（DispatchGroup），相对繁琐。

7. 适用场景

虽然 async/await 更加现代化，但并不意味着它总是比 GCD 高效。GCD 在处理大量小型任务时表现良好，而 async/await 更适合需要明确异步逻辑结构和处理复杂依赖关系的任务。

总结：

可读性：async/await 更简洁，逻辑线性，容易理解。
性能：在某些场景下，async/await 由于减少了不必要的线程切换和编译器优化，性能更高效。
任务管理：async/await 的轻量级任务调度和任务取消机制比 GCD 更灵活。
上下文切换：async/await 减少了不必要的线程切换开销。

因此，async/await 在现代 Swift 编程中不仅提供了更好的代码组织结构，在某些并发场景下也能提高效率，但具体的性能表现仍取决于具体的应用场景。

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Last updated 9 months ago