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Swift AsyncSequence — 代码实例详解

Swift社区 2024-06-02 12:00:03
简介Swift AsyncSequence — 代码实例详解

前言

AsyncSequence 是并发性框架和 SE-298 提案的一部分。它的名字意味着它是一个提供异步、顺序和迭代访问其元素的类型。换句话说:它是我们在 Swift 中熟悉的常规序列的一个异步变体。

就像你不会经常创建你的自定义序列一样,我不期望你经常创建一个自定义的 AsyncSequence 实现。然而,由于与 AsyncThrowingStream和AsyncStream 等类型一起使用,你很可能不得不与异步序列一起工作。因此,我将指导你使用 AsyncSequence 实例进行工作。

在这里插入图片描述

什么是 AsyncSequence?

AsyncSequence 是我们在Swift中熟悉的 Sequence 的一个异步变体。由于它的异步性,我们需要使用 await 关键字,因为我们要处理的是异步定义的方法。如果你没有使用过 async/await,我鼓励你阅读我的文章:Swift 中的async/await ——代码实例详解

值可以随着时间的推移而变得可用,这意味着一个 AsyncSequence 在你第一次使用它时可能不包含也可能包含一些,或者全部的值。

重要的是要理解 AsyncSequence 只是一个协议。它定义了如何访问值,但并不产生或包含值。AsyncSequence 协议的实现者提供了一个 AsyncIterator,并负责开发和潜在地存储值。

FunctionNote
contains(_ value: Element) async rethrows -> BoolRequires Equatable element
contains(where: (Element) async throws -> Bool) async rethrows -> BoolThe async on the closure allows optional async behavior, but does not require it
allSatisfy(_ predicate: (Element) async throws -> Bool) async rethrows -> Bool
first(where: (Element) async throws -> Bool) async rethrows -> Element?
min() async rethrows -> Element?Requires Comparable element
min(by: (Element, Element) async throws -> Bool) async rethrows -> Element?
max() async rethrows -> Element?Requires Comparable element
max(by: (Element, Element) async throws -> Bool) async rethrows -> Element?
reduce<T>(_ initialResult: T, _ nextPartialResult: (T, Element) async throws -> T) async rethrows -> T
reduce<T>(into initialResult: T, _ updateAccumulatingResult: (inout T, Element) async throws -> ()) async rethrows -> T

对于这些函数,我们首先定义一个符合 AsyncSequence 协议的类型。该名称是模仿现有的标准库“序列”类型,如 LazyDropWhileCollectionLazyMapSequence 。然后,我们在 AsyncSequence 的扩展中添加一个函数,该函数创建新类型(使用’ self ‘作为’ upstream ')并返回它。

Function
map<T>(_ transform: (Element) async throws -> T) -> AsyncMapSequence
compactMap<T>(_ transform: (Element) async throws -> T?) -> AsyncCompactMapSequence
flatMap<SegmentOfResult: AsyncSequence>(_ transform: (Element) async throws -> SegmentOfResult) async rethrows -> AsyncFlatMapSequence
drop(while: (Element) async throws -> Bool) async rethrows -> AsyncDropWhileSequence
dropFirst(_ n: Int) async rethrows -> AsyncDropFirstSequence
prefix(while: (Element) async throws -> Bool) async rethrows -> AsyncPrefixWhileSequence
prefix(_ n: Int) async rethrows -> AsyncPrefixSequence
filter(_ predicate: (Element) async throws -> Bool) async rethrows -> AsyncFilterSequence

创建 AsyncSequence

创建一个自定义的 AsyncSequence。

为了更好地理解 AsyncSequence 是如何工作的,我将演示一个实现实例。然而,在定义你的 AsyncSequence 的自定义实现时,你可能想用 AsyncStream 来代替,因为它的设置更方便。因此,这只是一个代码例子,以更好地理解 AsyncSequence 的工作原理。

下面的例子沿用了原始提案中的例子,实现了一个计数器。这些值可以立即使用,所以对异步序列没有太大的需求。然而,它确实展示了一个异步序列的基本结构:

struct Counter: AsyncSequence {
    typealias Element = Int

    let limit: Int

    struct AsyncIterator : AsyncIteratorProtocol {
        let limit: Int
        var current = 1
        mutating func next() async -> Int? {
            guard !Task.isCancelled else {
                return nil
            }

            guard current <= limit else {
                return nil
            }

            let result = current
            current += 1
            return result
        }
    }

    func makeAsyncIterator() -> AsyncIterator {
        return AsyncIterator(howHigh: limit)
    }
}

如您所见,我们定义了一个实现 AsyncSequence 协议的 Counter 结构体。该协议要求我们返回一个自定义的 AsyncIterator,我们使用内部类型解决了这个问题。我们可以决定重写此示例以消除对内部类型的需求:

struct Counter: AsyncSequence, AsyncIteratorProtocol {
    typealias Element = Int

    let limit: Int
    var current = 1

    mutating func next() async -> Int? {
        guard !Task.isCancelled else {
            return nil
        }

        guard current <= limit else {
            return nil
        }

        let result = current
        current += 1
        return result
    }

    func makeAsyncIterator() -> Counter {
        self
    }
}

我们现在可以将 self 作为迭代器返回,并保持所有逻辑的集中。

注意,我们必须通过提供 typealias 来帮助编译器遵守 AsyncSequence 协议。

next() 方法负责对整体数值进行迭代。我们的例子归结为提供尽可能多的计数值,直到我们达到极限。我们通过对 Task.isCancelled 的检查来实现取消支持。

请添加图片描述

异步序列的迭代

现在我们知道了什么是 AsyncSequence 以及它是如何实现的,现在是时候开始迭代这些值了。

以上述例子为例,我们可以使用 Counter 开始迭代:

for await count in Counter(limit: 5) {
    print(count)
}
print("Counter finished")

// Prints:
// 1
// 2
// 3
// 4
// 5
// Counter finished

我们必须使用 await 关键字,因为我们可能会异步接收数值。一旦不再有预期的值,我们就退出for循环。异步序列的实现者可以通过在 next() 方法中返回 nil 来表示达到极限。在我们的例子中,一旦计数器达到配置的极限,或者迭代取消,我们就会达到这个预期:

mutating func next() async -> Int? {
    guard !Task.isCancelled else {
        return nil
    }

    guard current <= limit else {
        return nil
    }

    let result = current
    current += 1
    return result
}

许多常规的序列操作符也可用于异步序列。其结果是,我们可以以异步的方式执行映射和过滤等操作。

例如,我们可以只对偶数进行过滤:

for await count in Counter(limit: 5).filter({ $0 % 2 == 0 }) {
    print(count)
}
print("Counter finished")

// Prints: 
// 2
// 4
// Counter finished

或者我们可以在迭代之前将计数映射为一个 String

let counterStream = Counter(limit: 5)
    .map { $0 % 2 == 0 ? "Even" : "Odd" }
for await count in counterStream {
    print(count)
}
print("Counter finished")

// Prints:
// Odd
// Even
// Odd
// Even
// Odd
// Counter finished

我们甚至可以使用 AsyncSequence 而不使用for循环,通过使用 contains 等方法。

let contains = await Counter(limit: 5).contains(3)
print(contains) // Prints: true

注意,上述方法是异步的,意味着它有可能无休止地等待一个值的存在,直到底层的 AsyncSequence 完成。

结论

AsyncSequence 是我们在Swift中熟悉的常规 Sequence 的异步替代品。就像你不会经常自己创建一个自定义 Sequence 一样,你也不太可能创建自定义的异步序列。

风语者!平时喜欢研究各种技术,目前在从事后端开发工作,热爱生活、热爱工作。