swift_concurrency

Swift 并发

本技能涵盖 Swift 5.5 至 Swift 6 的现代并发功能，包括 async/await、结构化并发、actor，以及 Swift 6 的严格数据竞争安全性。

概览

Swift 的现代并发模型提供了一种更安全、更直观的异步代码编写方式。Swift 6 更进一步，实现了编译时数据竞争安全性，将潜在的并发错误转化为编译器错误。

可用参考资料

Swift 6 与严格并发

• Swift 6 严格模式 - 完整的并发检查，防止数据竞争
• Sendable 协议 - Sendable 一致性、@Sendable 闭包、线程安全
• 隔离与 Actors - @MainActor、全局 actor、基于区域的隔离

核心并发功能

• Async/Await - 异步函数、Task、TaskGroup、Actor 基础知识

Swift 6 重点

默认启用严格并发

Swift 6 在编译时强制保证数据竞争安全：

// ❌ Compile-time error in Swift 6
var globalCounter = 0

func increment() {
    globalCounter += 1  // Error: concurrent access
}

// ✅ Safe with actor isolation
actor Counter {
    private var value = 0
    func increment() { value += 1 }
}

Sendable 协议

标记可在并发边界间安全共享的类型：

struct User: Sendable {
    let id: Int
    let name: String
}

@Sendable func process() async {
    // Captures must be Sendable
}

MainActor 与全局 Actors

@MainActor
class ViewModel: ObservableObject {
    @Published var items = [Item]()
}

@globalActor
actor DatabaseActor {
    static let shared = DatabaseActor()
    private init() {}
}

快速参考

Async/Await 基础知识

func fetchData() async throws -> Data {
    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)
    return data
}

Swift 6 迁移清单

• 启用 Swift 6 语言模式
• 启用严格并发检查
• 使用 actors 封装全局可变状态
• 为类型添加 Sendable 一致性
• 修复 @Sendable 闭包中捕获的非 Sendable 值
• 使用 @MainActor 隔离 UI 代码
• 审查第三方依赖项

运行异步代码

// Fire-and-forget
Task {
    let result = await asyncOperation()
}

// With priority
Task(priority: .background) {
    await heavyComputation()
}

// With cancellation
let task = Task {
    try await longRunningOperation()
}
task.cancel()

并发操作

// Async let (parallel await)
async let task1 = fetchUser()
async let task2 = fetchSettings()
let (user, settings) = try await (task1, task2)

// TaskGroup
try await withThrowingTaskGroup(of: Item.self) { group in
    for id in ids {
        group.addTask { try await fetchItem(id: id) }
    }
    return try await group.reduce(into: []) { $0.append($1) }
}

Actor 线程安全

actor BankAccount {
    private var balance: Double = 0
    
    func deposit(_ amount: Double) {
        balance += amount
    }
    
    func getBalance() -> Double {
        return balance
    }
}

let account = BankAccount()
await account.deposit(100)

隔离边界

// Crossing isolation boundaries
@MainActor
func updateUI() async {
    // On main thread
    let data = await fetchData()  // Switch to non-isolated
    label.text = data  // Back to main thread
}

// Region transfer
func process() async {
    let data = Data()  // Disconnected
    await save(data)   // Transfer to actor
    // ❌ Can't use data here anymore
}

Swift 6 与 Swift 5.x 对比

功能	Swift 5.x	Swift 6
并发检查	警告	错误
数据竞争安全性	运行时	编译时
Sendable 强制检查	可选启用	必需
全局变量安全性	警告	错误
严格模式	实验性	默认启用

最佳实践

Swift 6 最佳实践

1. 尽早启用 Swift 6 模式 - 立即开始迁移
2. 使用 actors 管理共享状态 - 默认使用 actors，而非锁
3. 设计 Sendable 类型 - 从一开始就让类型符合 Sendable
4. 使用 @MainActor 隔离 UI - 所有 UI 代码都在主线程上运行
5. 遵守隔离区域规则 - 转移值后不要再使用
6. 善用编译时安全检查 - 让编译器捕获数据竞争
7. 创建领域 actor - 为繁重工作创建自定义全局 actor

通用并发实践

1. 优先使用 async/await - 而非完成处理器
2. 使用结构化并发 - 明确任务层级
3. 处理取消操作 - 检查 Task.isCancelled
4. 使用值类型 - 不可变数据是线程安全的
5. 避免共享可变状态 - 或使用 actors 保护状态

从完成处理器迁移

// Before (Swift 5)
func fetchUser(completion: @escaping (Result<User, Error>) -> Void) {
    URLSession.shared.dataTask(with: url) { data, response, error in
        // Handle result
        completion(result)
    }.resume()
}

// After (Swift 6)
func fetchUser() async throws -> User {
    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)
    return try JSONDecoder().decode(User.self, from: data)
}

常见 Swift 6 错误

错误	快速修复方法
对全局变量的并发访问	使用 actor 封装
@Sendable 中包含非 Sendable 值	让类型符合 Sendable
Actor 隔离违规	添加 await 或更改隔离方式
转移后使用值	在转移前使用，或复制值
主 actor 隔离	添加 @MainActor 注解

资源

• Swift Evolution： https://github.com/apple/swift-evolution
• SE-0412： 全局变量的严格并发检查
• SE-0471： SerialExecutor 隔离检查
• SE-0430： 发送参数
• SE-0414： 基于区域的隔离
• Apple 文档： https://developer.apple.com/documentation/swift/concurrency
• SwiftZilla： https://swiftzilla.dev

更多信息

每个参考文件都包含特定主题的详细信息、代码示例和最佳实践。访问 https://swiftzilla.dev，查看全面的 Swift 并发文档。