Swift Concurrency入門

集まれSwift好き！Swift愛好会 vol.65 @ オンライン
https://love-swift.connpass.com/event/238725/

発表資料

Transcript

1. Swift Concurrency 入門
   2022
   年
   2
   月
   22
   日
   集まれ
   Swift
   好き！
   Swift
   愛好会
   vol.65 @
   オンライン
   

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2. Who am I
   ●
   Name
   ● 佐藤タケシ
   (
   さとうたけし
   )
   ●
   Company
   ●
   Merpay, Inc.(2019/01 ~)
   ●
   Role
   ●
   Software Engineer (iOS)
   ●
   Account
   ●
   Twitter: @hatakenokakashi
   ●
   Facebook:
   佐藤剛士
   ●
   GitHub: SatoTakeshiX
   

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3. ● 一冊で
   Swift Concurrency
   の概
   要を理解ことを目指して書いて
   います
   ● まだ執筆中
   ●
   Swift Concurrency
   は新しい概
   念が盛りだくさん
   ● 覚えればあなたの開発がより安
   全に、簡単に実装できるように
   なる
   「Swift Concurrency入門」で技術
   書典で販売予定
   

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4. Swift
   Concurrency
   ●
   Swift 5.5
   から導入
   ●
   Xcode 13
   から利用可能
   ● 非同期処理が簡潔、安全に
   ●
   async/await
   が
   Swift
   にやってき
   た！
   

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5. コールバックによる
   非同期処理の
   欠点
   

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6. ネストが深くなる
   

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7. コールバックの呼び忘れ
   

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8. コールバックの呼び忘れ
   コールバックを呼ばないで
   returnしている
   

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9. 呼び出し元で不具合発生
   コールバックが呼ばれないので、
   エラーが起きているのに、
   ローディングビューがずっと出しっぱな
   しになるかもしれない
   

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10. async/awaitで解決
    

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11. async/awaitで非同期処理
    ●
    async
    で非同期関数を定義
    

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12. async/awaitで非同期処理
    ● 呼び出し元
    

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13. 非同期関数
    ●
    async
    がつけられた関数・メソッド
    ● プログラムを待機、再開させる
    ● 通常のコードと同じように記述ができる
    ○ 呼び出し元で、変数の代入や
    try-catch
    によるエラーハンドリング
    ○ 戻り値を定義できるのでコールバックのよう呼び忘れがない。コンパイルの
    チェックが入る
    ● スレッドは
    CPU
    のコア数分用意される
    ○ システムが管理し、開発者が直接触ることはない
    

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14. awaitでプログラムが待機する
    

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15. awaitでプログラムが待機する
    

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16. awaitでプログラムが待機する
    

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17. 順次実行の実装の違い
    

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18. 順次実行をする by 同期関数
    ネストが深くなる
    

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19. 順次実行をする by 非同期関数
    

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20. 並列実行の実装の違い
    

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21. 並列実行をする by 同期関数
    

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22. 並列実行をする by 非同期関数
    

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23. データ競合を防ぐ新しい型
    Actor
    

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24. データ競合（Data Race）とは？
    ● 複数のスレッドがデータに同時にアクセスしたためにデータが不正になる状況
    ○ スレッドの少なくとも一つが値を書き込む
    値
    スレッド
    1
    スレッド
    2
    

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25. データ競合（Data Race）
    

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26. データ競合（Data Race）
    playgroundで実行すると
    110,110が出力される場合がある
    

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27. actorの特徴
    ● 新しい型の種類
    ● 参照型
    ● インスタンスに外からアクセスは同時にひとつのみに限定される
    ○
    Actor
    隔離（
    Actor isolated)
    と呼ぶ
    ○
    data race
    を防ぐ
    ● 外からアクセスする場合は
    await
    が必要
    ● イニシャライザー、プロパティ、メソッド定義、プロトコル適応など
    class, struct,
    enum
    を同じ特徴をもつ
    

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28. actorでデータ競合を防ぐ
    

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29. actorでデータ競合を防ぐ
    必ず100, 110が順不同で出力される
    -> データ競合がなくなる
    

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30. actorで競合状態（Race Condition）は防げない
    ● 競合状態
    (Race Condition)
    マルチスレッドにおける典型的な不具合の一つ
    ● プログラミングの実行結果が各スレッドの実行順に依存する状態
    ○ 同じ入力を与えても異なるデータを出力する状態
    

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31. actorで競合状態（Race Condition）は防げない
    

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32. actorで競合状態（Race Condition）は防げない
    

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33. actorで競合状態（Race Condition）は防げない
    1.
    ③、④が同時に呼び出す
    2.
    キャッシュはまだない
    3.
    ③が①に到達。待機
    4.
    ④が①に到達。待機
    5.
    ③が再開。👾を返す。
    6.
    ③が②に到達。
    return
    する
    7.
    ④が再開。🎃を返す。
    8.
    ④が②に到達。
    return
    する
    9.
    ③、④同じ
    URL
    なのに違うコ
    ンテンツが返される＝＞競合
    状態
    

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34. 競合状態（Race Condition）の修正
    ●
    await
    の後でプロパティの
    チェックする
    ● Protect mutable state
    with Swift actorsに
    Task
    を使った例もあり
    

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35. MainActor
    ● メインスレッドで実行される特別な
    Actor
    ●
    Global Actor
    の一種
    ○ むしろメインスレッドのために
    Global Actor
    が提案された
    ○ 共有の
    actor
    インスタンスを通して
    Actor
    分離がされる
    ●
    @MainActor
    で型全部、プロパティのみ、メソッドのみなど適応できる
    

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36. MainActorの適応方法
    ●
    MainActor
    の適応手順をコードで示す
    

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37. Task
    

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38. Task
    ● 並行処理の基本単位。すべての非同期関数は
    Task
    を通して実行される
    ● 各
    Task
    を
    Task Tree
    とよばれる親子関係を構築する
    ●
    Task Tree
    のおかげでキャンセルや優先度をシンプルにハンドリング可能
    ○ 従来の方法だとあるスレッドの処理がキャンセルされた場合に他のスレッドの処
    理に伝播させるのが難しかった
    

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39. Task Tree
    ● ①一番下位のタ
    スクがすべて終わ
    ると上位のタスク
    が始まる
    ● ②子タスクが終わ
    ると親タスクに伝
    播
    ● ③親タスクが実行
    

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40. Task Tree
    ● ①がエラー
    ->
    兄弟
    タスクはキャンセ
    ル②
    ● 上位のタスク③が
    キャンセル。兄弟
    タスク④もキャン
    セル
    ● ④の下位タスク⑤
    もキャンセル
    ● ⑥親タスクに①の
    エラー伝播
    

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41. async letバインディングとTask Tree
    

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42. async letバインディングとTask Tree
    親タスク
    子タスク
    子タスク
    

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43. 同期関数から非同期関数を呼ぶ方法
    Task
    イニシャライザー
    ● 非同期コンテキストを提供
    ● 同期関数内から非同期関数を呼べる
    ● コールバックはすぐに呼ばれる
    ● 返り値の
    Task
    インスタンスからマニュアルで
    キャンセルできる
    ● 親タスクの優先度や
    actor,
    タスクローカル値
    を引き継ぐ
    Task.detached
    ● 非同期コンテキストを提供
    ● 同期関数内から非同期関数を呼べる
    ● コールバックはすぐに呼ばれる
    ● 返り値の
    Task
    インスタンスからマニュアルで
    キャンセルできる
    ● 親タスクの優先度や
    actor,
    タスクローカル値
    を引き継がない
    

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44. TaskイニシャライザーとTask.detached
    ●
    Task.detached
    は
    MainActor
    を引き継
    がない
    ->
    ログ送信な
    どメインスレッドで不
    要な処理に向く
    ●
    Task
    は
    MainActor
    を
    引き継ぐ
    ->
    メインス
    レッドで実行
    

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45. マニュアルキャンセル
    ●
    Task
    のイニシャライザーを保持しておけば、キャ
    ンセルが必要なときに
    cancel
    メソッドでキャンセル
    できる
    

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46. キャンセルのハンドリング
    ●
    checkCancellation: Task
    が
    キャンセルされている場合に
    CancellationError
    を返す
    ○ キャンセルを呼び出し元
    に伝える
    ●
    isCancelled:
    キャンセルかど
    うか
    Bool
    値で判断
    ○ キャンセル時追加処理が
    可能
    独自の追加処理
    

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47. iOS 13, 14で非同期関数を使う
    

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48. XcodeのリリースとSwift Concurrency対応状況
    ●
    Xcode 13
    ○
    2021
    年
    9
    月
    21
    日リリース
    ○
    Swift Concurrency
    機能は
    iOS 15
    のみ
    ●
    Xcode 13.2
    ○
    2021
    年
    12
    月
    13
    日リリース
    ○
    Swift Concurrency
    機能が
    iOS 13, 14
    にもバックポートされた
    ○ ただし
    Swift
    パッケージがビルドできない不具合が見つかる
    ●
    Xcode 13.2.1
    ○
    2021
    年
    12
    月
    17
    日リリース
    ○
    Swift
    パッケージの不具合を修正
    

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49. iOS 13, 14で非同期関数を使う
    ● 言語機能としての
    Swift Concurrency
    機能は使える
    ●
    Foundation
    での非同期関数は
    iOS 15
    以上
    ○
    URLSession
    の
    data
    メソッドなど
    ●
    withCheckedThrowingContinuation
    と
    withCheckedContinuation
    で既存の
    コールバック関数を非同期関数にラップができる
    ● アプリサポートバージョンが
    iOS 15
    が下限になるまではラップした関数を呼び出
    す
    

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50. withCheckedContinuation
    ● エラーをスローするしないコールバック関数を非同期関数にラップする
    ● クロージャー内でラップする関数を呼ぶ
    ● ラップする関数のコールバック内で
    continuation
    は確実に一回
    resume
    メソッドを
    呼び出す
    ○ 呼び出さないのはだめ
    ○ ２回以上呼び出すのもだめ
    

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51. withCheckedContinuation
    ●
    

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52. withCheckedThrowingContinuation
    ● エラーをスローするコールバック関数を非同期関数にラップする
    ● クロージャー内でラップする関数を呼ぶ
    ● ラップする関数のコールバック内で
    continuation
    は確実に一回
    resume
    メソッドを
    呼び出す
    ●
    resume(returning:)
    メソッド
    ○ ラップした関数の戻り値を引数にする
    ●
    resume(with:
    ）
    ○
    Result
    型で返す
    ● continuation.resume(throwing:)
    ○ エラー型で返す
    

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53. withCheckedThrowingContinuation
    ●
    

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54. まとめ
    

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55. まとめ
    ●
    async/await
    で非同期処理を同期関数のように記述できるようになった
    ● それによって読みやすさが向上し、コールバックの呼び忘れなどのミスを防
    げるようになった
    ● マルチスレッドでよくある不具合、データ競合を防ぐ新しい型、
    actor
    が登場
    した
    ○ ただし、競合状態はまだ防げない
    ● 非同期処理は
    Task
    という単位で行われる
    ●
    iOS 13, 14
    でも
    Swift Concurrency
    は使える
    

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56. 参考資料
    ● Race condition vs. Data Race: the differences explained
    ● データ競合
    (data race)
    と競合状態
    (race condition)
    を混同しない
    ● Protect mutable state with Swift actors
    ● https://github.com/apple/swift-evolution/blob/main/proposals/0316-glo
    bal-actors.md
    ● Explore structured concurrency in Swift
    ● Meet async/await in Swift
    

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