Swift并发编程：await是怎么实现非阻塞式挂起的await 的非阻塞式挂起机制是基于协程和事件循环（even

await 的非阻塞式挂起机制是基于协程和 事件循环（event loop）等底层概念实现的。在 Swift 中，await 并不会像传统的阻塞式调用那样让线程停住，而是通过将当前任务挂起（suspended）并允许其他任务继续执行来实现非阻塞效果。具体来说，await 让你在等待结果的同时不会阻塞线程，允许其他任务继续并发执行。

我们可以从以下几个角度来理解 await 的工作原理：

1️⃣ 挂起与恢复

- 挂起（Suspension）

当你调用一个 async 函数并在某个位置使用 await 时，这个 await 会告诉编译器当前函数可能会被挂起。这个函数暂停执行，释放当前线程的控制权，让其他任务得以执行。

- 恢复（Resumption）

当挂起的任务完成时（例如，异步网络请求、延时操作等），系统会恢复任务的执行，继续执行 await 后面的代码。

这其实是一个 状态机 的机制，任务会被挂起，在异步操作完成后恢复。

2️⃣ 事件循环与任务队列

为了让 await 非阻塞，Swift 使用了 事件循环 或者说 任务队列 来调度任务。当你在 async 函数内部使用 await 时，编译器会将当前任务（函数）加入一个队列，而不是让当前线程挂起。

事件循环/任务队列

当你调用一个异步函数（例如 async let 或 await fetchData()）时，任务被加入到 事件循环 或 任务队列。
当前线程（通常是主线程）会继续执行其它代码，不会被阻塞。
当异步操作完成时，事件循环会恢复这个任务并继续执行。这个恢复的操作会在其他任务完成后触发。

3️⃣ 使用 Task 和 Await 的实现

我们先来看一个非常简单的 async/await 示例：

swift
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func fetchData() async -> String {
    // 模拟异步操作，例如从网络获取数据
    await Task.sleep(2 * 1_000_000_000) // 模拟延时操作
    return "数据加载完毕"
}

Task {
    print("开始获取数据...")
    let result = await fetchData() // 这里会挂起当前任务，等待结果
    print(result)
}

在上面的代码中：

fetchData() 是一个异步函数，调用它时会挂起当前的 Task。
await 会将当前 Task 暂停，并允许其他代码在同一线程中执行。
当 Task.sleep() 完成后，Task 会恢复，返回 "数据加载完毕"。

这里，`Task.sleep()` 是一种模拟操作，它并没有阻塞当前线程。而是将控制权交还给了运行时，执行其他任务，直到 `sleep` 完成后，原来的任务才会继续。

4️⃣ 底层实现

- 挂起和恢复的机制

await 的非阻塞式挂起通常通过回调、状态机 和 上下文切换 实现。底层通常会用类似于 纤程（fiber） 或协程的机制来管理这个任务的暂停和恢复。具体过程如下：

挂起：当一个 await 被调用时，函数会返回给调用者一个 “挂起点” ，并且将当前任务加入到队列中。这个任务的状态会被保存，等到结果返回时，任务再从队列中取出。
恢复：一旦异步操作完成，底层调度器会通知相关的任务恢复，重新调度任务的执行。这是通过事件循环来实现的，异步操作会将事件触发的回调加入到队列中，等待当前线程空闲时执行。

- 任务队列

任务的调度机制非常类似于事件循环，它是 基于队列的，意味着你不需要等待每一个任务的执行结果，而是将它们按照顺序加入到队列中，任务会在后续空闲时执行。

例如，在以下代码中：

swift
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Task {
    let result1 = await fetchData() // 任务1
    let result2 = await fetchData() // 任务2
}

任务 1 会被加入任务队列，并挂起。
在 任务 1 挂起期间，其他任务可以继续执行。
当 任务 1 完成时，队列会恢复 任务 2，并且继续执行。

- 线程池和异步任务

await 的执行过程中，线程池会帮助管理任务的执行。线程池通过 调度器 和 优先级队列 来确保异步任务能在合适的时机恢复并继续执行。

5️⃣ 核心原理：

1. 任务挂起（Suspension）

当你调用 await，当前的函数被挂起，等待异步任务完成。
这时，当前线程会继续执行其他任务，并不会被阻塞。

2. 任务恢复（Resumption）

一旦异步操作完成（比如网络请求返回），被挂起的任务会从 挂起状态 恢复，继续执行后续代码。

3. 任务队列

异步操作完成后，任务恢复的执行顺序是由事件循环控制的。通过事件循环，任务按顺序执行，避免了死锁和不必要的等待。

6️⃣ 总结

await 本质上是通过 任务队列 和 状态机 来管理任务的挂起和恢复，它实现了非阻塞的异步执行。
通过 await，我们可以暂停当前的任务，释放当前线程的控制权，让其他任务得以执行。
底层通过回调和 事件循环 机制来确保任务的有序执行。

这样，非阻塞式挂起 可以确保主线程不会被阻塞，而异步任务仍然能在背后顺利完成，提升程序的响应性。

Swift并发编程：await是怎么实现非阻塞式挂起的