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(gè)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(dú)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(shí)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(shí)現(xiàn)了一個(gè)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(gè)方法都可能會(huì)被單獨(dú)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(gè)Recommendations包含這三個(gè)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(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)確實(shí)有效——然而，即使我們的三個(gè)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(gè)接一個(gè)。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(shí)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(shí)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(shí)執(zhí)行。

關(guān)于如何做到這一點(diǎn)的初步想法可能是將上述代碼簡化為單個(gè)表達(dá)式，這將使我們能夠使用單個(gè)await關(guān)鍵字來等待我們的每個(gè)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(shí)際上仍會(huì)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(gè)加載操作。使用該語法使我們能夠在后臺(tái)啟動(dòng)異步操作，而無需我們立即等待它完成。

await如果我們在實(shí)際使用加載的數(shù)據(jù)時(shí)(即形成模型時(shí))將其與單個(gè)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(shí)，它提供了一種同時(shí)運(yùn)行多個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)方便的 API，它接受一個(gè) URL 數(shù)組并異步返回一個(gè)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(gè)圖像(目前是這種情況，因?yàn)槲覀僡wait在調(diào)用時(shí)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?yàn)槲覀冃枰獔?zhí)行的任務(wù)數(shù)量在編譯時(shí)是未知的。值得慶幸的是，Swift 并發(fā)工具箱中還有一個(gè)工具可以讓我們并行執(zhí)行動(dòng)態(tài)數(shù)量的任務(wù)——任務(wù)組。

要形成一個(gè)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(cuò)誤。在這種情況下，我們將選擇后者，因?yàn)槲覀兊牡讓觢oadImage方法是用throws關(guān)鍵字標(biāo)記的。

然后我們將遍歷每個(gè) URL，就像以前一樣，只是這次我們將每個(gè)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(gè)任務(wù)之后單獨(dú)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(shí)一樣async let，以我們的操作不會(huì)直接改變?nèi)魏螤顟B(tài)的方式編寫并發(fā)代碼的一個(gè)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(shí)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(gè)并發(fā)操作返回一個(gè)完全獨(dú)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)。

結(jié)論

重要的是要記住，僅僅因?yàn)榻o定的函數(shù)被標(biāo)記為async并不一定意味著它同時(shí)執(zhí)行它的工作。相反，如果這是我們想要做的，我們必須故意讓我們的任務(wù)并行運(yùn)行，這只有在執(zhí)行一組可以獨(dú)立運(yùn)行的操作時(shí)才有意義。