闲话 Swift 协程(2):将回调改写成 async 函数

最理想的情况下,系统、第三方框架当中使用回调的 API 都最好在一夜之间改成 async 函数,显然这不太现实。

我们前面已经简单介绍了 Swift 的协程,可以确认的一点是,如果你只是看了上一篇文章,那么你肯定还是不会用这一个特性。你一定还有一些疑问:

  • 异步函数是谁提供的?
  • 我可以自己定义吗?
  • 我该怎么正确地定义一个异步函数?

异步函数谁都可以提供,不然它的应用范围就会大大受限制,因此我们既可以有机会使用到系统或者第三方框架提供的异步函数,也自然有机会自己去定义。那关键的问题就是如何定义异步函数了。

我们先随便定义一个函数:

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func hello() -> Int{
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}

这个函数返回了一个整数 1。接下来我们把它改造成异步函数,只需要加上 async 关键字:

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func hello() async -> Int{
1
}

那么,它现在真的是异步的吗?当然不是,它只是长得像罢了。

async 关键字并不会真正带来异步,那么异步的能力是谁提供的?这时候我们就要想想,过去我们见到的异步函数都是什么样的:

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func helloAsync(onComplete: @escaping (Int) -> Void) {
DispatchQueue.global().async {
onComplete(Int(rand()))
}
}

这是一个很简单的例子,我们在 helloAsync 当中通过 DispatchQueue 将代码逻辑调度到 global() 上,使得回调 onComplete 的调用脱离了 helloAsync 的调用栈。调用这个函数的样子就像这样:

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helloAsync { result in
print("Got result from callback: \(result)")
}

这么看来,我们在异步函数当中都应该有这么个切换调用栈的过程,并且有个类似于回调的东西将结果能传递出去。那在 Swift 协程当中,谁来扮演这个角色呢?

这里就要稍微提一下 Swift 协程的设计原理了。它采用了一种叫做 Continuation Passing Style 的设计思路(熟悉 Kotlin 的朋友是不是觉得非常熟悉?),而这个所谓的Continuation 就充当了回调的作用。我们把 Swift 标准库当中提供的 Continuation 的定义给出来,大家简单了解一下它的形式即可:

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@frozen public struct UnsafeContinuation<T, E> where E : Error {

public func resume(returning value: T) where E == Never

public func resume(returning value: T)

public func resume(throwing error: E)
}

注意到它实际上有两种类型的函数,一种是 returning,一种是 throwing。也就是说,对于任何一段代码逻辑,其执行的结果都无非返回结果和抛出异常两种。Continuation 其实就是描述协程当中异步代码在挂起点的状态,而当程序需要恢复执行时,调用它对应的 resume 函数即可。

好了,现在我们知道有了 Continuation 这个东西了,相当于我们已经知道对于 Swift 的 async 函数而言,我们可以通过 Continuation 来传递异步结果。那么下一个问题就是如何获取这个 Continuation 的实例呢?Swift 标准库提供了相应的函数来做到这一点:

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public func withCheckedContinuation<T>(
function: String = #function,
_ body: (CheckedContinuation<T, Never>) -> Void
) async -> T

public func withCheckedThrowingContinuation<T>(
function: String = #function,
_ body: (CheckedContinuation<T, Error>) -> Void
) async throws -> T

如果我们的异步函数不会抛出异常,那就用 withCheckedContinuation 来获取 Continuation;如果会抛出异常,那就用 withCheckedThrowingContinuation。这么看来,改造前面的回调的方法就显而易见了:

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func helloAsync() async -> Int {
await withCheckedContinuation { continuation in
DispatchQueue.global().async {
continuation.resume(returning: Int(rand()))
}
}
}

如果需要抛出异常,那么:

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func helloAsync() async -> Int {
await withCheckedContinuation { continuation in
DispatchQueue.global().async {
do {
let result = doSomethingThrowing() // 可能抛异常
continuation.resume(returning: result)
} catch {
continuation.resume(throwing: error)
}

}
}
}

好了,现在我们已经学会如何将异步回调转成异步函数了,距离最终的目标又近了一步。下一篇文章当中我们将介绍如何从程序入口调用异步函数,试着把程序跑起来。


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