Xcode 13.2支持iOS 13使用Swift Concurrency的实现原理是什么？

背景说明 #

Xcode 13.2 Beta 版本说明提及将支持iOS 13及以上版本使用Swift Concurrency。

现在您可以在部署目标为macOS 10.15、iOS 13、tvOS 13、watchOS 6及更高版本的应用中使用Swift Concurrency，支持范围涵盖async/await、actors、global actors、结构化并发、task APIs等特性。(70738378)

该特性在2021年WWDC首次发布时仅支持iOS 15及以上版本，后续通过技术调整实现了更低版本的兼容，具体内容如下：

实现向后兼容的技术调整 #

• 核心调整是苹果将原本仅内建于iOS 15、macOS 12等新系统的Swift Concurrency运行时组件，抽离为独立的可嵌入兼容库，随Xcode工具链一同发布，允许开发者将该运行时打包进App内，供老版本系统调用。
• 编译层面做了适配：Xcode 13.2及以上版本新增自动识别逻辑，当项目部署目标低于Swift Concurrency的首发系统版本时，会自动弱链接libswift_Concurrency兼容库到App二进制包中。

向后兼容的具体实现逻辑 #

• 依赖前置校验：iOS 13、macOS 10.15及以上版本已经具备Swift Concurrency依赖的所有底层基础能力（主要是GCD的调度能力、Swift 5.5+的基础runtime支持），不需要额外修改系统底层逻辑。
• 运行时自动适配：采用弱链接机制，App在运行时会优先检测当前系统是否自带Swift Concurrency运行时（即系统版本≥iOS 15），如果有就直接调用系统原生实现，没有就调用App包内嵌入的兼容库实现，整个过程不需要开发者做额外配置。
• 兼容库的实现逻辑：所有Swift Concurrency的上层特性（包括async/await状态机生成、actor隔离机制、结构化并发的任务树管理、Task相关API）都在兼容库中基于GCD的现有接口重新实现，完全不依赖新系统的私有接口。

iOS 13与iOS 15上的运行机制差异 #

二者存在较为明显的差异，主要体现在以下几个方面：

• 性能差异：iOS 15及以上的原生运行时和系统内核调度器深度整合，优先级继承、多核心调度的效率更高，同等并发场景下性能比iOS 13上的兼容库实现高10%~30%，高并发场景下差距会进一步拉大。
• 功能覆盖差异：绝大多数常用的Swift Concurrency特性在两个系统版本上表现完全一致，但少数依赖新系统特性的细粒度API（例如部分底层Task调度控制接口、和系统新服务绑定的async接口）仅支持iOS 15及以上版本，在老系统上调用会编译报错或者出现不符合预期的行为。
• 稳定性差异：原生系统的运行时经过全量系统级测试，bug率更低；早期版本的兼容库存在不少内存泄漏、调度异常的问题，直到Xcode 14及以上版本才达到生产可用的稳定性标准。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Isaaс Weisberg