swift-concurrency-6-2

Swift 6.2 易用的并发 (Approachable Concurrency)

采用 Swift 6.2 并发模型的模式：代码默认在单线程运行，并发需显式引入。在不牺牲性能的情况下消除常见的数据竞争（Data-race）错误。

何时激活

• 将 Swift 5.x 或 6.0/6.1 项目迁移到 Swift 6.2
• 解决数据竞争安全的编译器错误
• 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（Protocol conformances）
• 在 Xcode 26 中启用易用的并发（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，异步函数（Async functions）可能会被隐式卸载到后台线程，即使在看似安全的代码中也会导致数据竞争错误：

// Swift 6.1: 错误 (ERROR)
@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' 存在引起数据竞争的风险
        return await photoProcessor.extractSticker(data: data, with: item.itemIdentifier)
    }
}

Swift 6.2 修复了这个问题：异步函数默认保留在调用方执行角色（Actor）上。

// Swift 6.2: 正常 (OK) — 异步保留在 MainActor，无数据竞争
@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 (Isolated Conformances)

MainActor 类型现在可以安全地遵守非隔离协议：

protocol Exportable {
    func export()
}

// Swift 6.1: 错误 (ERROR) — 跨入主执行角色隔离的代码
// Swift 6.2: 正常 (OK)，使用隔离一致性
extension StickerModel: @MainActor Exportable {
    func export() {
        photoProcessor.exportAsPNG()
    }
}

编译器确保该一致性仅在主执行角色上使用：

// 正常 (OK) — ImageExporter 也是 @MainActor
@MainActor
struct ImageExporter {
    var items: [any Exportable]

    mutating func add(_ item: StickerModel) {
        items.append(item)  // 安全：相同的执行角色隔离
    }
}

// 错误 (ERROR) — 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：此处无法使用 Main actor 隔离的一致性
    }
}

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 (ERROR) — 非 Sendable 类型可能具有共享的可变状态
final class StickerLibrary {
    static let shared: StickerLibrary = .init()  // 错误
}

// 修复：添加 @MainActor 注解
@MainActor
final class StickerLibrary {
    static let shared: StickerLibrary = .init()  // 正常 (OK)
}

MainActor 默认推断模式

Swift 6.2 引入了一种默认推断 MainActor 的模式 —— 无需手动注解：

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

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

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

此模式为选填项，推荐用于 App、脚本和其他可执行目标。

核心模式 —— 使用 @concurrent 进行后台工作

当你需要真正的并行性时，使用 @concurrent 显式卸载：

重要提示： 此示例需要“易用的并发”构建设置 —— SE-0466（MainActor 默认隔离）和 SE-0461（默认非隔离且非发送）。启用这些设置后，extractSticker 会保留在调用方的执行角色上，从而使可变状态访问变得安全。如果没有这些设置，此代码将存在数据竞争 —— 编译器会对其报错。

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
    }

    // 将高耗时工作卸载到并发线程池
    @concurrent
    static func extractSubject(from data: Data) async -> Sticker { /* ... */ }
}

// 调用方必须使用 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. 为函数添加 @concurrent
3. 如果尚未异步，则添加 async
4. 在调用处添加 await

关键设计决策

决策	原理
默认单线程	大多数自然编写的代码都是无数据竞争的；并发是选填的
异步保留在调用执行角色上	消除导致数据竞争错误的隐式卸载
隔离一致性	MainActor 类型可以遵守协议，而无需不安全的临时方案
@concurrent 显式选填	后台执行是深思熟虑的性能选择，而非偶然
MainActor 默认推断	减少 App 目标中冗余的 @MainActor 注解
选填式采用	非破坏性的迁移路径 —— 增量启用功能

迁移步骤

1. 在 Xcode 中启用：构建设置 (Build Settings) 中的 Swift Compiler > Concurrency 部分
2. 在 SPM 中启用：在包清单中使用 SwiftSettings API
3. 使用迁移工具：通过 swift.org/migration 进行自动代码更改
4. 从 MainActor 默认设置开始：为 App 目标启用推断模式
5. 在需要处添加 @concurrent：先进行性能分析 (Profile)，然后卸载热点路径
6. 彻底测试：数据竞争问题将变为编译时错误

最佳实践

• 从 MainActor 开始 —— 先编写单线程代码，稍后再进行优化
• 仅针对 CPU 密集型工作使用 @concurrent —— 图像处理、压缩、复杂计算
• 为大部分是单线程的 App 目标启用 MainActor 推断模式
• 在卸载前进行性能分析 —— 使用 Instruments 查找真正的瓶颈
• 使用 MainActor 保护全局变量 —— 全局/静态可变状态需要执行角色隔离
• 使用隔离一致性，而不是 nonisolated 临时方案或 @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 (Anti-Patterns)

• 对每个异步函数都应用 @concurrent（大多数函数不需要后台执行）
• 在不理解隔离的情况下使用 nonisolated 来压制编译器错误
• 在执行角色（Actors）提供相同安全性时仍保留旧的 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，说明代码存在真正的并发问题
• 假设所有异步代码都在后台运行（Swift 6.2 默认：保留在调用执行角色上）

何时使用

• 所有新的 Swift 6.2+ 项目（推荐默认使用“易用的并发”）
• 从 Swift 5.x 或 6.0/6.1 并发迁移现有 App
• 在采用 Xcode 26 期间解决数据竞争安全的编译器错误
• 构建以 MainActor 为中心的应用架构（大多数 UI App）
• 性能优化 —— 将特定的繁重计算卸载到后台