Swift并發(fā)系統(tǒng)并行運(yùn)行多個任務(wù)使用詳解

更新時間：2023年06月15日 15:31:57 作者：Swift社區(qū)

這篇文章主要為大家介紹了Swift并發(fā)系統(tǒng)并行運(yùn)行多個任務(wù)使用詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

前言

Swift 內(nèi)置并發(fā)系統(tǒng)的好處之一是它可以更輕松地并行執(zhí)行多個異步任務(wù)，這反過來又可以使我們顯著加快可以分解為單獨部分的操作。

在本文中，讓我們看一下幾種不同的方法，以及這些技術(shù)中的每一種何時特別有用。

從異步到并發(fā)

首先，假設(shè)我們正在開發(fā)某種形式的購物應(yīng)用程序來顯示各種產(chǎn)品，并且我們已經(jīng)實現(xiàn)了一個ProductLoader允許我們使用一系列異步 API 加載不同產(chǎn)品集合的應(yīng)用程序，如下所示：

class ProductLoader {
    ...
    func loadFeatured() async throws -> [Product] {
        ...
    }
    func loadFavorites() async throws -> [Product] {
        ...
    }
    func loadLatest() async throws -> [Product] {
        ...
    }
}

盡管大多數(shù)情況下上述每個方法都可能會被單獨調(diào)用，但假設(shè)在我們應(yīng)用程序的某些部分中，我們還希望形成一個Recommendations包含這三個ProductLoader方法的所有結(jié)果的組合模型：

extension Product {
    struct Recommendations {
        var featured: [Product]
        var favorites: [Product]
        var latest: [Product]
    }
}

一種方法是使用await關(guān)鍵字調(diào)用每個加載方法，然后使用這些調(diào)用的結(jié)果來創(chuàng)建我們Recommendations模型的實例——如下所示：

extension ProductLoader {
    func loadRecommendations() async throws -> Product.Recommendations {
        let featured = try await loadFeatured()
let favorites = try await loadFavorites()
let latest = try await loadLatest()
        return Product.Recommendations(
            featured: featured,
            favorites: favorites,
            latest: latest
        )
    }
}

上面的實現(xiàn)確實有效——然而，即使我們的三個加載操作都是完全異步的，它們目前正在按順序執(zhí)行，一個接一個。因此，盡管我們的頂級loadRecommendations方法相對于我們應(yīng)用程序的其他代碼正在并發(fā)執(zhí)行，但實際上它還沒有利用并發(fā)來執(zhí)行其內(nèi)部操作集。

由于我們的產(chǎn)品加載方法不以任何方式相互依賴，因此實際上沒有理由按順序執(zhí)行它們，所以讓我們看看如何讓它們完全同時執(zhí)行。

關(guān)于如何做到這一點的初步想法可能是將上述代碼簡化為單個表達(dá)式，這將使我們能夠使用單個await關(guān)鍵字來等待我們的每個操作完成：

extension ProductLoader {
    func loadRecommendations() async throws -> Product.Recommendations {
        try await Product.Recommendations(
            featured: loadFeatured(),
            favorites: loadFavorites(),
            latest: loadLatest()
        )
    }
}

然而，即使我們的代碼現(xiàn)在看起來是并發(fā)的，它實際上仍會像以前一樣完全按順序執(zhí)行。

相反，我們需要利用 Swift 的async let綁定來告訴并發(fā)系統(tǒng)并行執(zhí)行我們的每個加載操作。使用該語法使我們能夠在后臺啟動異步操作，而無需我們立即等待它完成。

await如果我們在實際使用加載的數(shù)據(jù)時（即形成模型時）將其與單個關(guān)鍵字組合Recommendations，那么我們將獲得并行執(zhí)行加載操作的所有好處，而無需擔(dān)心狀態(tài)管理或數(shù)據(jù)競爭之類的事情：

extension ProductLoader {
    func loadRecommendations() async throws -> Product.Recommendations {
        async let featured = loadFeatured()
async let favorites = loadFavorites()
async let latest = loadLatest()
        return try await Product.Recommendations(
            featured: featured,
            favorites: favorites,
            latest: latest
        )
    }
}

很整齊！因此async let，當(dāng)我們有一組已知的、有限的任務(wù)要執(zhí)行時，它提供了一種同時運(yùn)行多個操作的內(nèi)置方法。但如果不是這樣呢？

任務(wù)組

現(xiàn)在假設(shè)我們正在開發(fā)一個ImageLoader可以讓我們通過網(wǎng)絡(luò)加載圖像的工具。要從給定的加載單個圖像URL，我們可以使用如下所示的方法：

class ImageLoader {
    ...
    func loadImage(from url: URL) async throws -> UIImage {
        ...
    }
}

為了使一次加載一系列圖像變得簡單，我們還創(chuàng)建了一個方便的 API，它接受一個 URL 數(shù)組并異步返回一個圖像字典，該字典由下載圖像的 URL 鍵控：

extension ImageLoader {
    func loadImages(from urls: [URL]) async throws -> [URL: UIImage] {
        var images = [URL: UIImage]()
        for url in urls {
            images[url] = try await loadImage(from: url)
        }
        return images
    }
}

現(xiàn)在讓我們說，就像我們ProductLoader之前的工作一樣，我們想讓上面的loadImages方法并發(fā)執(zhí)行，而不是按順序下載每個圖像（目前是這種情況，因為我們await在調(diào)用時直接使用loadImage我們的for環(huán)形）。

但是，這次我們將無法使用async let，因為我們需要執(zhí)行的任務(wù)數(shù)量在編譯時是未知的。值得慶幸的是，Swift 并發(fā)工具箱中還有一個工具可以讓我們并行執(zhí)行動態(tài)數(shù)量的任務(wù)——任務(wù)組。

要形成一個任務(wù)組，我們可以調(diào)用withTaskGroup或withThrowingTaskGroup，這取決于我們是否希望可以選擇在我們的任務(wù)中拋出錯誤。在這種情況下，我們將選擇后者，因為我們的底層loadImage方法是用throws關(guān)鍵字標(biāo)記的。

然后我們將遍歷每個 URL，就像以前一樣，只是這次我們將每個圖像加載任務(wù)添加到我們的組中，而不是直接等待它完成。相反，我們將await在添加每個任務(wù)之后單獨分組結(jié)果，這將允許我們的圖像加載操作完全并發(fā)執(zhí)行：

extension ImageLoader {
    func loadImages(from urls: [URL]) async throws -> [URL: UIImage] {
        try await withThrowingTaskGroup(of: (URL, UIImage).self) { group in
            for url in urls {
                group.addTask{
    let image = try await self.loadImage(from: url)
    return (url, image)
} 
            }
            var images = [URL: UIImage]()
            for try await (url, image) in group {
    images[url] = image
}
            return images
        }
    }
}

要了解有關(guān)上述for try await語法和一般異步序列的更多信息，請查看“異步序列、流和組合”。

就像使用時一樣async let，以我們的操作不會直接改變?nèi)魏螤顟B(tài)的方式編寫并發(fā)代碼的一個巨大好處是，這樣做可以讓我們完全避免任何類型的數(shù)據(jù)競爭問題，同時也不需要我們引入任何鎖定或序列化代碼混合在一起。

await因此，在可能的情況下，讓我們的每個并發(fā)操作返回一個完全獨立的結(jié)果，然后依次返回這些結(jié)果以形成我們的最終數(shù)據(jù)集，這通常是一種很好的方法。

在以后的文章中，我們將更仔細(xì)地研究避免數(shù)據(jù)競爭的其他方法（例如通過使用 Swift 的新actor類型）。