DispatchQueue.global()默认QoS存疑：为何显示unspecified且触发优先级反转警告？

问题背景 #

示例代码 #

let queue = DispatchQueue.global()
queue.async {
    let group = DispatchGroup()
    group.enter()
    DispatchQueue.global().asyncAfter(deadline: DispatchTime.now(), qos: .default) {
        //do sth in default queue
        group.leave()
    }
    group.wait()
    DispatchQueue.main.async { [weak self] in
        //do sth in main queue
    }
}

触发的线程性能警告 #

Thread running at QOS_CLASS_USER_INITIATED waiting on a lower QoS thread running at QOS_CLASS_DEFAULT. Investigate ways to avoid priority inversions

调试输出结果 #

(lldb) print queue.qos
(Dispatch.DispatchQoS) $R0 = {
  qosClass = unspecified   //I think this should be default.
  relativePriority = 0
}

核心疑问 #

1. 苹果官方文档说明DispatchQueue.global()的默认参数为.qos: .default，但调试打印外部队列的QoS却显示unspecified，是否文档存在错误？
2. 为什么会出现上述优先级反转警告？

解答 #

1. 苹果文档不存在错误 #

DispatchQueue.global()的默认QoS确实是.default，但直接打印队列的qos属性显示unspecified是因为全局队列的QoS是动态的，会继承任务提交时的上下文优先级。当你仅创建全局队列但未在其中执行任务时，队列本身的qos属性会返回unspecified；而实际执行任务时，任务的QoS会根据提交时的上下文确定——如果没有上下文可继承，就会使用默认的.default。

2. 优先级反转警告的原因 #

• 外部queue.async提交的任务，实际执行时的QoS可能被提升到了.userInitiated（比如当前提交任务的上下文是UI事件等用户触发的操作，系统会自动提升优先级）。
• 内部的asyncAfter任务明确指定了.default的QoS，优先级低于.userInitiated。
• 外部任务调用group.wait()阻塞了高优先级的.userInitiated线程，等待低优先级的.default任务完成，这就形成了优先级反转——高优先级线程被低优先级任务阻塞，可能导致高优先级任务延迟，因此系统触发警告。

修复建议 #

• 优先使用notify替代wait：避免阻塞线程，从根源上消除优先级反转的可能：

let queue = DispatchQueue.global()
queue.async {
    let group = DispatchGroup()
    group.enter()
    DispatchQueue.global(qos: .default).asyncAfter(deadline: .now()) {
        // do sth in default queue
        group.leave()
    }
    // 用notify在任务完成后切换到主线程，无需阻塞等待
    group.notify(queue: .main) { [weak self] in
        // do sth in main queue
    }
}

• 确保内部任务QoS不低于外部任务：如果必须使用wait，可以让内部任务继承外部任务的QoS，或者明确设置相同/更高的优先级：

let queue = DispatchQueue.global()
queue.async {
    let group = DispatchGroup()
    group.enter()
    // 继承当前任务的QoS
    DispatchQueue.global(qos: DispatchQueue.currentQoS.qosClass).asyncAfter(deadline: .now()) {
        // do sth
        group.leave()
    }
    group.wait()
    DispatchQueue.main.async { [weak self] in
        // do sth in main queue
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者frank