Swift 中的并发编程有哪些特性？如何使用 async/await 和 Actor？

Swift 中的并发编程有哪些特性？如何使用 async/await 和 Actor？

Swift 5.5 引入了现代并发编程模型，包括 async/await、结构化并发、Actor 等特性，使并发编程更加安全和易用。

async/await 基本用法：

swift
func fetchImage(from urlString: String) async throws -> UIImage {
    guard let url = URL(string: urlString) else {
        throw URLError(.badURL)
    }
    
    let (data, _) = try await URLSession.shared.data(from: url)
    guard let image = UIImage(data: data) else {
        throw URLError(.cannotDecodeRawData)
    }
    
    return image
}

Task {
    do {
        let image = try await fetchImage(from: "https://example.com/image.jpg")
        print("Image loaded: \(image)")
    } catch {
        print("Error: \(error)")
    }
}

async let 并发执行：

swift
func fetchUserData() async throws -> User {
    async let profile = fetchProfile()
    async let posts = fetchPosts()
    async let friends = fetchFriends()
    
    let (userProfile, userPosts, userFriends) = try await (profile, posts, friends)
    
    return User(profile: userProfile, posts: userPosts, friends: userFriends)
}

TaskGroup：

swift
func downloadImages(urls: [URL]) async throws -> [UIImage] {
    try await withThrowingTaskGroup(of: UIImage.self) { group in
        var images: [UIImage] = []
        
        for url in urls {
            group.addTask {
                try await downloadImage(from: url)
            }
        }
        
        for try await image in group {
            images.append(image)
        }
        
        return images
    }
}

Actor：

• 确保数据访问的线程安全
• 防止数据竞争
• 示例：

  swift
  actor Counter {
      private var value = 0
      
      func increment() {
          value += 1
      }
      
      func getValue() -> Int {
          return value
      }
  }
  
  let counter = Counter()
  await counter.increment()
  let count = await counter.getValue()

MainActor：

• 确保代码在主线程执行
• 用于 UI 更新
• 示例：

  swift
  @MainActor
  class ViewModel: ObservableObject {
      @Published var isLoading = false
      
      func loadData() async {
          isLoading = true
          let data = try? await fetchData()
          isLoading = false
      }
  }

Task：

• 创建异步任务
• 可以取消
• 示例：

  swift
  let task = Task {
      for i in 1...10 {
          print(i)
          try? await Task.sleep(nanoseconds: 1_000_000_000)
      }
  }
  
  // 取消任务
  task.cancel()

Continuation：

• 将基于回调的 API 转换为 async/await
• 示例：

  swift
  func fetchImageContinuation(from urlString: String) async throws -> UIImage {
      try await withCheckedThrowingContinuation { continuation in
          fetchImageCallback(from: urlString) { result in
              switch result {
              case .success(let image):
                  continuation.resume(returning: image)
              case .failure(let error):
                  continuation.resume(throwing: error)
              }
          }
      }
  }

并发编程的最佳实践：

1. 使用 async/await 替代闭包回调
2. 使用 Actor 保护共享状态
3. 使用 MainActor 更新 UI
4. 使用 TaskGroup 处理并发任务
5. 正确处理任务取消