1-30.【GCD】GCD 如何缓解优先级反转？开发者还能做什么？

1️⃣ GCD 内部缓解机制：QoS 继承

1.1 原理

• 问题来源：

  • 高 QoS 任务等待低 QoS 队列中的任务或锁
  • 如果低 QoS 任务占用线程 → 高 QoS 任务被延迟
  • 典型场景：串行队列 + 低 QoS 在前 + 高 QoS 在后

• GCD 解决方案：

  1. 高 QoS 任务提交到队列时，系统检测 任务阻塞
  2. 临时提升低 QoS 任务到高 QoS
  3. 保证低 QoS 任务尽快完成 → 高 QoS 任务继续执行

1.2 示例

let serialQueue = DispatchQueue(label: "serialQueue", qos: .utility)

serialQueue.async(qos: .background) {
    Thread.sleep(forTimeInterval: 5) // 低 QoS 任务
}

serialQueue.async(qos: .userInitiated) {
    print("高 QoS 任务执行")
}

• 低 QoS 任务在前，正常会阻塞高 QoS
• GCD 会临时提升低 QoS 任务到 .userInitiated → 缩短高 QoS 阻塞时间

---

2️⃣ 开发者可以做的优化

2.1 避免串行队列中高低 QoS 混用

• 串行队列顺序固定，低 QoS 在前会阻塞高 QoS

• 建议：

  • 高 QoS 任务单独使用高 QoS 队列
  • 低 QoS 任务使用后台队列

let highQueue = DispatchQueue(label: "highQueue", qos: .userInitiated)
let lowQueue = DispatchQueue(label: "lowQueue", qos: .background)

---

2.2 使用异步调度

• async 提交任务不会阻塞调用线程
• 可以减少高 QoS 任务等待低 QoS 队列任务的时间

serialQueue.async {
    // 任务不会阻塞调用线程
}

• 避免在高 QoS 任务内调用 sync 到低 QoS 队列 → 避免优先级反转

---

2.3 避免长时间阻塞高 QoS 线程

• 高 QoS 线程上执行耗时任务 → 阻塞自己或其他高 QoS 任务

• 优化：

  • CPU 密集型 / 耗时操作 → 移到低或中等 QoS 队列
  • 使用 DispatchWorkItem 或后台队列处理

---

2.4 对共享资源使用 GCD 原语

• 串行队列或Dispatch Barrier管理共享资源
• 避免高 QoS 任务被低 QoS 任务持有锁阻塞

let concurrentQueue = DispatchQueue(label: "concurrentQueue", attributes: .concurrent)
concurrentQueue.async(flags: .barrier) {
    // 独占访问共享资源
}

• 可以保证高 QoS 任务访问共享资源时不会被低 QoS 长时间阻塞

---

2.5 合理拆分任务

• 避免一个低 QoS 大任务占用串行队列过久
• 拆成多个小任务，让系统调度机会更多 → 高 QoS 任务不会被长时间阻塞

---

3️⃣ 总结

方法	GCD/系统机制	开发者措施
缓解优先级反转	QoS 继承：临时提升低 QoS 任务	避免串行队列高低 QoS 混用
异步 vs 同步	async 不阻塞调用线程	避免高 QoS sync 调用低 QoS 队列
阻塞控制	高 QoS 阻塞会影响系统响应	长耗时任务移到低 QoS 队列
共享资源	串行队列 / barrier 保证独占	避免高 QoS 等待低 QoS 持有的锁
任务拆分	系统调度机会更多	将大任务拆成小任务减少阻塞

💡 核心思想：GCD 会临时提升低 QoS 任务优先级，但开发者仍需合理划分任务、队列和资源使用，才能最小化优先级反转对性能的影响。

---