Swift中如何在concurrent enumerateObjects并发块中填充字典？

直接结论 #

不可以直接在enumerateObjects(options: .concurrent)的并发执行块内对同一个字典/数组做写入操作。Swift 中的Dictionary、Array等原生集合类型默认都不是线程安全的，多个线程同时对同一个集合做写入操作时会发生内存竞争，你遇到的EXC_BAD_ACCESS就是典型的并发写导致的内存访问错误。
直接每次写入前加信号量/锁的方式会让所有写入操作退化成串行执行，完全抵消并发的性能收益，不符合性能优化的需求。

高性能解决方案 #

核心思路是避免多线程同时操作同一个字典，每个线程生成自己的局部字典，所有并发任务执行完成后再合并所有局部字典到最终结果里。全程只有将局部字典加入全局数组的阶段需要低频率加锁，几乎没有额外开销，能最大化利用并发性能。

优化后的示例代码如下：

struct Coordinate: Hashable {
    let x: Int
    let y: Int
}

struct CoordColor: Hashable{
    let value: UIColor
}

func parseImgColor(_ cgImage: CGImage) -> [Coordinate : CoordColor] {
    let height = cgImage.height
    let width = cgImage.width
    
    var partialMaps: [[Coordinate : CoordColor]] = []
    let lock = NSLock()
    
    // 用GCD的concurrentPerform替代NSArray的enumerateObjects，更符合Swift规范，性能更优
    DispatchQueue.concurrentPerform(iterations: height) { y in
        var localMap: [Coordinate : CoordColor] = [:]
        // 内层循环直接串行遍历即可，不需要嵌套并发避免额外调度开销
        for x in 0..<width {
            let coords = Coordinate(x: x, y: y)
            localMap[coords] = CoordColor(value: x % 2 == 0 ? .blue : .white)
        }
        // 仅在提交局部结果时加锁，加锁频率等于图片高度，和像素总数无关，开销可忽略
        lock.lock()
        partialMaps.append(localMap)
        lock.unlock()
    }
    
    // 串行合并所有局部字典得到最终结果
    var finalMap: [Coordinate : CoordColor] = [:]
    partialMaps.forEach { finalMap.merge($0) { (current, _) in current } }
    return finalMap
}

方案优势 #

• 每个并发线程仅操作自己的局部字典，99%的执行逻辑不需要加锁，完全保留并发的性能收益
• 加锁操作仅在每个行处理完成后执行一次，频率极低，不会成为性能瓶颈
• 去掉了原来的NSArray桥接转换逻辑，减少了不必要的类型转换开销
• 去掉了嵌套的双层并发逻辑，避免了多余的线程调度开销，单层级并发已经可以拉满CPU所有核心的利用率

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Paul Mayer