Swift 新并发框架 async/await 逐个击破之——初识

在 Swift 5.5 版本中，苹果公司正式推出了全新的并发编程框架，它相较于传统的并发开发模式，带来了更加直观、规范、智能的编程体验。本系列文章将逐个击破这一新框架的主要内容。本文作为开篇，将重点介绍 async/await。

异步编程新范式

在传统的并发开发模式中，开发人员需要熟练掌握线程、锁、队列等底层并发原语，这往往会带来较高的开发复杂度和出错率。而 async/await 则引入了异步编程范式，它可以极大地简化并发编程。

在异步编程中，开发人员只需要将需要并发执行的任务标记为 async，并使用 await 来等待任务的执行结果。编译器会自动将这些任务调度到后台线程中执行，并会在任务完成后自动恢复执行。

例如，以下代码使用 async/await 来并发执行两个任务：

func fetchUserData() async -> User {
  // ...
}

func fetchPosts() async -> [Post] {
  // ...
}

Task {
  let user = await fetchUserData()
  let posts = await fetchPosts()
  // ...
}

在这个例子中，fetchUserData 和 fetchPosts 函数都被标记为 async，这意味着它们可以并发执行。Task 结构体用于创建一个新的异步任务，它会自动在后台线程中执行任务。await 关键字用于等待任务的执行结果，它会自动挂起当前任务，直到结果可用。

结构清晰，代码可读性高

async/await 的一个重要优点是其结构清晰，代码可读性高。通过使用 async/await，开发人员可以将并发代码组织成一个顺序执行的结构，这使得代码更容易理解和维护。

例如，以下代码使用传统的并发模式来执行两个任务：

DispatchQueue.global().async {
  let user = fetchUserData()
  DispatchQueue.main.async {
    // ...
  }
}

DispatchQueue.global().async {
  let posts = fetchPosts()
  DispatchQueue.main.async {
    // ...
  }
}

在这个例子中，代码被分成了多个嵌套的闭包，这使得代码结构变得复杂且难以理解。而使用 async/await，可以将代码组织成以下结构：

Task {
  let user = await fetchUserData()
  // ...
  let posts = await fetchPosts()
  // ...
}

在这个例子中，代码结构清晰明了，开发人员可以一眼看出任务的执行顺序。

类型安全，避免错误

async/await 的另一个优点是其类型安全，它可以帮助避免错误。在传统的并发模式中，开发人员需要手动管理线程和锁，这容易出现错误。而 async/await 则通过编译器来保证代码的类型安全，它会自动处理线程和锁的管理，从而避免了错误的发生。

例如，以下代码在传统的并发模式中会出现错误，因为它没有正确地同步访问共享资源：

var counter = 0

func incrementCounter() {
  DispatchQueue.global().async {
    counter += 1
  }
}

在这个例子中，counter 变量是一个共享资源，它可能会被多个线程同时访问。如果没有同步机制，就有可能出现竞争条件，导致 counter 的值不正确。

而使用 async/await，可以避免这个问题：

var counter = 0

func incrementCounter() async {
  await withLock {
    counter += 1
  }
}

在这个例子中，withLock 函数提供了一个同步机制，它确保只有在当前任务获取锁的情况下才能访问 counter 变量，从而避免了竞争条件。

结语

async/await 是 Swift 新并发框架中最重要的特性之一，它引入了异步编程范式，简化了并发编程，提高了代码可读性，并增强了类型安全。在后续的文章中，我们将继续介绍 Swift 新并发框架的其他内容，敬请期待。