swift-concurrency-6-2

Swift 6.2 Approachable Concurrency

采用 Swift 6.2 并发模型的模式，代码默认单线程执行，并发需要显式引入。在不牺牲性能的情况下消除常见的数据竞争错误。

何时激活

• 将 Swift 5.x 或 6.0/6.1 项目迁移到 Swift 6.2
• 解决数据竞争安全编译器错误
• 设计基于 MainActor 的应用架构
• 将 CPU 密集型工作卸载到后台线程
• 在 MainActor 隔离的类型上实现协议一致性
• 在 Xcode 26 中启用 Approachable Concurrency 构建设置

核心问题：隐式后台卸载

在 Swift 6.1 及更早版本中，async 函数可能被隐式卸载到后台线程，导致即使看似安全的代码也会出现数据竞争错误：

// Swift 6.1: 错误
@MainActor
final class StickerModel {
    let photoProcessor = PhotoProcessor()

    func extractSticker(_ item: PhotosPickerItem) async throws -> Sticker? {
        guard let data = try await item.loadTransferable(type: Data.self) else { return nil }

        // 错误：发送 'self.photoProcessor' 存在数据竞争风险
        return await photoProcessor.extractSticker(data: data, with: item.itemIdentifier)
    }
}

Swift 6.2 修复了这个问题：async 函数默认留在调用者的 Actor 上。

// Swift 6.2: 正确 — async 留在 MainActor 上，没有数据竞争
@MainActor
final class StickerModel {
    let photoProcessor = PhotoProcessor()

    func extractSticker(_ item: PhotosPickerItem) async throws -> Sticker? {
        guard let data = try await item.loadTransferable(type: Data.self) else { return nil }
        return await photoProcessor.extractSticker(data: data, with: item.itemIdentifier)
    }
}

核心模式 — 隔离一致性

MainActor 类型现在可以安全地遵循非隔离协议：

protocol Exportable {
    func export()
}

// Swift 6.1: 错误 — 跨越到主 Actor 隔离的代码
// Swift 6.2: 通过隔离一致性解决
extension StickerModel: @MainActor Exportable {
    func export() {
        photoProcessor.exportAsPNG()
    }
}

编译器确保一致性只在主 Actor 上使用：

// 正确 — ImageExporter 也是 @MainActor
@MainActor
struct ImageExporter {
    var items: [any Exportable]

    mutating func add(_ item: StickerModel) {
        items.append(item)  // 安全：相同的 Actor 隔离
    }
}

// 错误 — 非隔离上下文不能使用 MainActor 一致性
nonisolated struct ImageExporter {
    var items: [any Exportable]

    mutating func add(_ item: StickerModel) {
        items.append(item)  // 错误：主 Actor 隔离的一致性不能在此使用
    }
}

核心模式 — 全局和静态变量

使用 MainActor 保护全局/静态状态：

// Swift 6.1: 错误 — 非 Sendable 类型可能有共享可变状态
final class StickerLibrary {
    static let shared: StickerLibrary = .init()  // 错误
}

// 修复：使用 @MainActor 标注
@MainActor
final class StickerLibrary {
    static let shared: StickerLibrary = .init()  // 正确
}

MainActor 默认推断模式

Swift 6.2 引入了一种模式，MainActor 默认被推断 — 不需要手动标注：

// 启用 MainActor 默认推断后：
final class StickerLibrary {
    static let shared: StickerLibrary = .init()  // 隐式 @MainActor
}

final class StickerModel {
    let photoProcessor: PhotoProcessor
    var selection: [PhotosPickerItem]  // 隐式 @MainActor
}

extension StickerModel: Exportable {  // 隐式 @MainActor 一致性
    func export() {
        photoProcessor.exportAsPNG()
    }
}

此模式是可选的，推荐用于应用、脚本和其他可执行目标。

核心模式 — @concurrent 用于后台工作

当你需要真正的并行性时，使用 @concurrent 显式卸载：

重要： 此示例需要 Approachable Concurrency 构建设置 — SE-0466（MainActor 默认隔离）和 SE-0461（NonisolatedNonsendingByDefault）。启用这些设置后，extractSticker 留在调用者的 Actor 上，使可变状态访问安全。没有这些设置，此代码存在数据竞争 — 编译器会标记它。

nonisolated final class PhotoProcessor {
    private var cachedStickers: [String: Sticker] = [:]

    func extractSticker(data: Data, with id: String) async -> Sticker {
        if let sticker = cachedStickers[id] {
            return sticker
        }

        let sticker = await Self.extractSubject(from: data)
        cachedStickers[id] = sticker
        return sticker
    }

    // 将昂贵的工作卸载到并发线程池
    @concurrent
    static func extractSubject(from data: Data) async -> Sticker { /* ... */ }
}

// 调用者必须 await
let processor = PhotoProcessor()
processedPhotos[item.id] = await processor.extractSticker(data: data, with: item.id)

使用 @concurrent 的步骤：

1. 将包含类型标记为 nonisolated
2. 给函数添加 @concurrent
3. 如果尚未是异步的，添加 async
4. 在调用点添加 await

关键设计决策

决策	理由
默认单线程	最自然的代码是数据竞争自由的；并发是可选的
Async 留在调用 Actor 上	消除导致数据竞争错误的隐式卸载
隔离一致性	MainActor 类型可以遵循协议而无需不安全的变通方案
@concurrent 显式选择加入	后台执行是刻意的性能选择，而非意外的
MainActor 默认推断	减少应用目标的样板 @MainActor 标注
可选采用	非破坏性迁移路径 — 逐步启用功能

迁移步骤

1. 在 Xcode 中启用：Build Settings 中的 Swift Compiler > Concurrency 部分
2. 在 SPM 中启用：在 package manifest 中使用 SwiftSettings API
3. 使用迁移工具：通过 swift.org/migration 自动代码更改
4. 从 MainActor 默认值开始：为应用目标启用推断模式
5. 在需要时添加 @concurrent：先分析，再卸载热路径
6. 彻底测试：数据竞争问题变为编译时错误

最佳实践

• 从 MainActor 开始 — 先写单线程代码，稍后优化
• 只在 CPU 密集型工作上使用 @concurrent — 图像处理、压缩、复杂计算
• 为大多数是单线程的应用目标启用 MainActor 推断模式
• 卸载前先分析 — 使用 Instruments 查找实际瓶颈
• 用 MainActor 保护全局变量 — 全局/静态可变状态需要 Actor 隔离
• 使用隔离一致性而非 nonisolated 变通方案或 @Sendable 包装器
• 增量迁移 — 在构建设置中一次启用一个功能

应避免的反模式

• 对每个 async 函数都应用 @concurrent（大多数不需要后台执行）
• 使用 nonisolated 来抑制编译器错误而不理解隔离
• 在 Actor 提供相同安全性的情况下保留遗留 DispatchQueue 模式
• 在并发相关的 Foundation Models 代码中跳过 model.availability 检查
• 与编译器对抗 — 如果它报告数据竞争，代码确实有真实的并发问题
• 假设所有 async 代码都在后台运行（Swift 6.2 默认：留在调用 Actor 上）

何时使用

• 所有新的 Swift 6.2+ 项目（Approachable Concurrency 是推荐的默认设置）
• 从 Swift 5.x 或 6.0/6.1 并发迁移现有应用
• 在采用 Xcode 26 期间解决数据竞争安全编译器错误
• 构建以 MainActor 为中心的应用架构（大多数 UI 应用）
• 性能优化 — 将特定重型计算卸载到后台