iOS Swift 并发与任务取消

摘要：Swift 的 async/await、Task 和 Actor 让异步代码更容易阅读，也提供了结构化并发的生命周期约束。本文从异步函数、并发子任务、主线程隔离到取消处理，说明如何写出可控的 iOS 并发代码。

一、异步函数表达等待点

async 标记一个可能挂起的函数，await 标记调用方可能暂停的位置。挂起不会阻塞当前线程：

struct Article: Decodable {
    let id: Int
    let title: String
}

func loadArticles(using service: ArticleService) async throws -> [Article] {
    try await service.fetchArticles()
}

调用异步函数的上下文也需要支持 await。错误可通过 throws 向上传递，调用方使用 do/catch 决定如何呈现。

二、并发执行独立工作

若两个请求互不依赖，可使用任务组并发启动并聚合结果：

func loadDashboard() async throws -> Dashboard {
    async let profile = service.fetchProfile()
    async let summary = service.fetchSummary()
    return try await Dashboard(profile: profile, summary: summary)
}

async let 创建结构化子任务，父任务离开作用域时会等待子任务完成，并遵循取消传播。不要为了并发而并发：若任务依赖前一步结果，仍需按顺序执行。

对动态数量的同类工作可使用 withTaskGroup 或 withThrowingTaskGroup，并控制并发数，避免一次发起过多网络请求。

三、把 UI 更新隔离到主执行器

SwiftUI 模型或 UIKit 状态通常应在主执行器更新。使用 @MainActor 约束相关类型或方法：

@MainActor
final class ArticleModel: ObservableObject {
    @Published private(set) var articles: [Article] = []
    @Published private(set) var message: String?

    func reload() async {
        do {
            articles = try await service.fetchArticles()
            message = nil
        } catch is CancellationError {
            return
        } catch {
            message = "暂时无法加载内容"
        }
    }
}

异步函数挂起期间，执行器可以运行其他任务；它恢复时仍需遵守隔离规则。不要用 DispatchQueue.main.async 掩盖并发模型不清的问题。

四、取消是协作式的

调用 Task.cancel() 只会发出取消信号，不会强行终止任意代码。任务需要在合适位置响应取消：

func process(_ items: [Item]) async throws -> [ResultItem] {
    var output: [ResultItem] = []
    for item in items {
        try Task.checkCancellation()
        output.append(try await transform(item))
    }
    return output
}

网络框架通常会将任务取消映射到底层请求取消。CPU 密集循环则应定期检查取消。取消不是普通业务失败，不应显示成“服务器错误”。

五、界面生命周期与任务

SwiftUI 的 .task 会将任务与视图生命周期关联，视图消失时可以取消；依据输入值变化重启任务时，应确保旧任务取消后不会覆盖新结果。UIKit 可由控制器保存 Task 句柄，并在生命周期结束或请求被替代时取消。

对于搜索输入，可以对值去重、延迟处理，并在新查询到来时取消旧查询。仅仅取消旧任务仍不够；若底层服务不响应取消，可增加请求序号，只接受最新请求的结果。

六、用 Actor 保护共享可变数据

多个任务并发访问同一可变缓存时，actor 提供隔离边界：

actor ArticleCache {
    private var values: [Int: Article] = [:]

    func value(for id: Int) -> Article? {
        values[id]
    }

    func insert(_ article: Article) {
        values[article.id] = article
    }
}

跨 Actor 调用通常需要 await。Actor 保护内部状态免于数据竞争，但不要在 Actor 内长时间等待无关工作，否则会让需要访问该 Actor 的任务排队。

七、常见问题

1. 不要用 Task.detached 作为普通异步调用的替代，它脱离父任务上下文和生命周期。
2. 不要捕获控制器形成强引用循环；明确任务的所有者和取消时机。
3. 不要假设 async 一定在后台线程运行；异步描述的是挂起能力，不是线程承诺。
4. 不要忽略并发访问警告；它往往暴露真正的数据竞争。
5. 错误、取消与空结果应分开建模。

八、测试异步代码

异步单元测试可直接声明为 async，使用可控的假服务验证成功、失败和取消情形。避免依赖固定 sleep 时间；由测试主动释放延迟点或提供确定输入，测试会更稳定。

九、总结

Swift 并发的关键是让任务有明确的父子关系、共享数据有隔离边界、取消能传播到实际工作，并让 UI 状态回到主执行器更新。把这些规则应用到请求、搜索和后台处理后，异步代码既易读，也更容易测试。