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concurrency research

async/await

Swift 新并发框架之 async/await
将回调改写成 async 函数

提供2组函数一个抛出异常,一个不抛出异常
public func withCheckedContinuation<T>(
    function: String = #function, 
    _ body: (CheckedContinuation<T, Never>) -> Void
) async -> T

public func withCheckedThrowingContinuation<T>(
    function: String = #function, 
    _ body: (CheckedContinuation<T, Error>) -> Void
) async throws -> T

[理解]

await 暂停的是方法,而不是执行方法的线程;
await 暂停点前后可能会发生线程切换。
await 之所以称为『 潜在 』暂停点,而不是暂停点,是因为并不是所有的 await 都会暂停,只有遇到类似 IO、手动起子线程等情况时才会暂停当前调用栈的运行。
如果 await后没有异步操作,会立刻返回结果。

[代码解析]

asyncConnect把connect方法改写成异步函数, transport.connect()调用之后开始真正的暂停,因为transport.connect()是子线程异步操作

let c = try await MSession.default.asyncConnect()

 public func connect(completionHandler: @escaping ConnectedCallback) {
        guard !isConnected else {
            completionHandler(.success(nil))
            return
        }
        guard !isConnecting else {
            connectedCallBackList.append(completionHandler)
            return
        }

        connectedCallBackList.append(completionHandler)

        transport.connect()
        isConnecting = true
    }
    
  public func asyncConnect() async throws -> Swift.Result<[String : String]?, MError>  {
        return try await withCheckedThrowingContinuation { continuation in
            connect { result in
                continuation.resume(with: .success(result))
            }
        }
    }

Task

Swift 新并发框架之 Task
在程序当中调用异步函数 Task

[理解]

Task 是线程的高级抽象,可以理解为创建一个线程Task,在这个线程上执行异步任务,就是Task的闭包里执行的任务在这个线程上。
如果是在 actor 方法中调用 Task.init 的,则 Task closure 将成为 actor-isolated。Task继承这个actor环境, Task里面异步任务挂起和暂停的地方都在这个actor 线程上

[代码解析]

因为这类是@MainActor,所以Task的环境继承mainactor,异步任务挂起和恢复都在主线程,异步任务恢复之后可以访问mainactor的isolated属性
总结一下,Task在actor内会继承这个actor环境,Task里面的异步任务挂起和恢复都在这个actor线程内,也可以访问这个actor的isolated属性
@MainActor
class RateDataSource: ObservableObject {
    weak var delegate : RateModelDelegate? = nil
    var storage = Set<AnyCancellable>()
    @Published var rates: [QuoteV1] = []
    func loadData() {
        WebSocketPusher.sharedInstance.quoteSubject.sink { error in
            
        } receiveValue: { [weak self] quotes in
            dump("push quotes is \(quotes)")
            self?.onQuotesService(quotes: quotes, first: false)
        }.store(in: &self.storage)
        
        Task {
            // 异步任务挂起的地方在主线程,因为这个类是mainactor
            guard let contracts = await MarketRequest().asyncSend().success?.data?.contracts else {
                return
            }
            // 异步任务恢复的地方在主线程,因为这个类是mainactor
            let ids = contracts.map({ c in return c.id_p })
            let quote = await SubscribeQuoteRequest(ids).asyncSend().success?.data?.quotes
            onQuotesService(quotes: quote)
            dump("Subscribe quotes is \(String(describing: quote))")
        }
    }
    
    
    func onQuotesService(quotes: [QuoteV1]?, first: Bool = true) {
        guard let q = quotes else {
            return
        }
        if first {
            self.rates = q
            print("first rates count is \(rates.count)")
        } else {
            self.rates.mergeWithOrdering(mergeWith: q, uniquelyKeyedBy: \.contractId)
            print("merge 0--- rates count is \(rates.count)")
        }
      
    }
    
    func unload() {
        storage.removeAll()
    }
}

actor

Swift 新并发框架之 actor
GlobalActor 和异步函数的调度

[理解]

Actor 代表一组在并发环境下可以安全访问的(可变)状态;
Actor 通过所谓数据隔离 (Actor isolation) 的方式确保数据安全,其实现原理是 Actor 内部维护了一个串行队列 (mailbox),所有涉及数据安全的外部调用都要入队,即它们都是串行执行的。

[代码解析]

自己实现一个actor这个actor的job都在穿行队列dispatcher执行。
@globalActor actor SerialActor: GlobalActor {
    typealias ActorType = SerialActor
    static let shared: SerialActor = SerialActor()
    private static let _sharedExecutor = SyncExectuor()
    static let sharedUnownedExecutor: UnownedSerialExecutor = _sharedExecutor.asUnownedSerialExecutor()
    let unownedExecutor: UnownedSerialExecutor = sharedUnownedExecutor
}


final class SyncExectuor: SerialExecutor {
    private static let dispatcher: DispatchQueue = DispatchQueue(label: "momiji.session.actior")
    
    func enqueue(_ job: UnownedJob) {
        print("enqueue")
        SyncExectuor.dispatcher.async {
            job._runSynchronously(on: self.asUnownedSerialExecutor())
        }
    }
    
    func asUnownedSerialExecutor() -> UnownedSerialExecutor {
        UnownedSerialExecutor(ordinary: self)
    }
}

Sendable

Swift 新并发框架之 Sendable

[理解]

Sendable closure 是不能捕获 actor-isolated 属性,否则报错: Actor-isolated property 'x' can not be referenced from a Sendable closure。
 Task closure 是个例外,因为它本身也是 actor-isolated,所以下面的代码不会报错:
public actor TestActor {
  var value: Int = 0

  func testTask() {
    Task {
      value = 1
    }
 }
}

TaskLocal

TaskLocal

Instrument 14 swift concurrency 模板

WWDC22 110350 Swift 并发的可视化和优化

Actor 模型 Actor 模型是为了解决多线程访问共享数据造成的数据竞争问题,它将数据隔离在 Actor 外,从外部访问 Actor 数据时(我们称之为隔离域外),只能够异步地访问,并且 Actor 内部有串行执行器来保证访问是串行的。 更多内容可以参考 WWDC21 Session Protect mutable state with Swift actors 和对应的内参文章 【WWDC21 10133】并发编程新利器 - Actor。

Main Actor由于没有派发线程的概念,它可以把耗时任务交给其他普通的 Actor 执行 普通Actor会开辟一个异步线程,线程里面的任务是串行执行,可以参考自定义actor。

更多内容可以参考 WWDC21 Session Protect mutable state with Swift actors 和对应的内参文章 【WWDC21 10133】并发编程新利器 - Actor。A 更多内容可以参考 WWDC21 Session Protect mutable state with Swift actors 和对应的内参文章 【WWDC21 10133】并发编程新利器 - Actor。

Ref

Swift Concurrency – Things They Don’t Tell You
Swift 中的 Async/Await ——代码实例详解
Swift AsyncSequence — 代码实例详解
Limit Swift Concurrency's cooperative pool
3 mistakes to avoid with async / await
MainActor usage in Swift explained to dispatch to the main thread
Actors in Swift: how to use and prevent data races
How async/await works internally in Swift
Concurrency Step-by-Step: Reading from Storage
Concurrency Step-by-Step: Reading from Storage

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