本文是『 Swift 新并发框架』系列文章的第三篇，主要介绍 Swift 5.6 引入的 Sendable。

本系列文章对 Swift 新并发框架中涉及的内容逐个进行介绍，内容如下：

本文同时发表于我的个人博客

Overview

书接前文 (『 Swift 新并发框架之 actor 』)，本文主要介绍 Sendable 为何物以及如何解决前文提到的那些问题。

swift /// The Sendable protocol indicates that value of the given type can /// be safely used in concurrent code. public protocol Sendable {}

Sendable 是一个空协议：

用于向外界声明实现了该协议的类型在并发环境下可以安全使用，更准确的说是可以自由地跨 actor 传递。

这属于一种『语义』上的要求。

像 Sendable 这样的协议有一个专有名称：『 Marker Protocols 』，其具有以下特征：

具有特定的语义属性 (semantic property)，且它们是编译期属性而非运行时属性。

如 Sendable 的语义属性就是要求并发下可以安全地跨 actor 传递；

协议体必须为空；
不能继承自 non-marker protocols (这其实是第 2 点的延伸)；
不能作为类型名用于 is、as?等操作

如：x is Sendable，编译报错: Marker protocol 'Sendable' cannot be used in a conditional cast.

不能用作泛型类型的约束，从而使某类型遵守一个 non-marker protocol，如：

```swift protocol P { func test() }

class A {}

// Error: Conditional conformance to non-marker protocol 'P' cannot depend on conformance of 'T' to non-marker protocol 'Sendable' extension A: P where T: Sendable { func test() {} } ```

我们知道，值语义 (Value semantics) 类型在传递时 (如作为函数参数、返回值等) 是会执行拷贝操作的，也就是它们跨 Actor 传递是安全的。故，这些类型隐式地自动遵守 Sendable 协议，如：

基础类型，Int、String、Bool 等；
不含有引用类型成员的 struct；
不含有引用类型关联值的 enum；
所含元素类型符合 Sendable 协议的集合，如：Array、Dictionary 等。

当然了，所有 actor 类型也是自动遵守 Sendable 协议的。

事实上是所有 actor 都遵守了 Actor协议，而该协议继承自 Sendable：

swift @available(macOS 10.15, iOS 13.0, watchOS 6.0, tvOS 13.0, *) public protocol Actor : AnyObject, Sendable { nonisolated var unownedExecutor: UnownedSerialExecutor { get } }

class 需要主动声明遵守 Sendable 协议，并有以下限制：

class 必须是 final，否则有 Warning: Non-final class 'X' cannot conform to 'Sendable'; use ' @unchecked Sendable'
class 的存储属性必须是 immutable，否则有 Warning: Stored property 'x' of 'Sendable'-conforming class 'X' is mutable
class 的存储属性必须都遵守 Sendable 协议，否则 Warning: Stored property 'y' of 'Sendable'-conforming class 'X' has non-sendable type 'Y'
class 的祖先类 (如有) 必须遵守 Sendable 协议或者是 NSObject，否则 Error: 'Sendable' class 'X' cannot inherit from another class other than 'NSObject'。

以上这些限制都很好理解，都是确保实现了 Sendable 协议的类数据安全的必要保障。

回到上面那个例子：

swift extension AccountManager { func user() async -> User { // Warning: Non-sendable type 'User' returned by implicitly asynchronous call to actor-isolated instance method 'user()' cannot cross actor boundary return await bankAccount.user() } }

很明显，要消除例子中的 Warning，只需让 User 实现 Sendable协议即可。

就本例而言，User有 2 种改造方案：

由 class 改成 struct：

swift struct User { var name: String var age: Int }

手动实现 Sendable 协议：

swift final class User: Sendable { let name: String let age: Int }

回头想想，Sendable 对实现它的 class 的要求是不是太严格了 (final、immutable property) ？！

有点过于理想，有点不切实际

从并发安全的角度说，完全可以通过传统的串行队列、锁等机制保障。

此时，可以通过 @unchecked attribute 告诉编译器不进行 Sendable 语义检查，如：

swift // 相当于说 User 的并发安全由开发人员自行保证，不用编译器检查 class User: @unchecked Sendable { var name: String var age: Int }

Sendable 作为协议只能用于常规类型，对于函数、闭包等则无能为力。

此时，就轮到 @Sendable 登场了。

@Sendable

被 @Sendable 修饰的函数、闭包可以跨 actor 传递。

对于前文提到的例子：

```swift extension BankAccount { func addAge(amount: Int, completion: (Int) -> Void) { age += amount completion(age) } }

extension AccountManager { func addAge() async { // Wraning: Non-sendable type '(Int) -> Void' passed in implicitly asynchronous call to actor-isolated instance method 'addAge(amount:completion:)' cannot cross actor boundary await bankAccount.addAge(amount: 1, completion: { age in print(age) }) } } ```

只需对 addAge 方法的 completion 参数加上 @Sendable 即可：

swift func addAge(amount: Int, completion: @Sendable (User) -> Void)

总结一下，用@Sendable 修饰 Closure 真正意味着什么？

其实是告诉 Closure 的实现者，该 Closure 可能会在并发环境下调用，请注意数据安全！

因此，如果对外提供的接口涉及 Closure (作为方法参数、返回值)，且其可能在并发环境下执行，就应用 @Sendable修饰。

根据这一原则，actor 对外的方法如涉及 Closure，也应用 @Sendable修饰。

swift extension Task where Failure == Error { public init(priority: TaskPriority? = nil, operation: @escaping @Sendable () async throws -> Success) }

如 Task 的 operation 闭包会在并发环境下执行，故用了 @Sendable 修饰。

当然编译器会对 @Sendable Closure 的实现进行各种合规检查：

不能捕获 actor-isolated 属性，否则 Error: Actor-isolated property 'x' can not be referenced from a Sendable closure；(原因也很简单，@Sendable Closure 可能会在并发环境下执行，这与 actor 串行保护数据有冲突)

如果 @Sendable 闭包是异步的 (@Sendable () async )，则不受此限制。

大家可以思考一下是为啥？

不能捕获 var 变量，否则 Error: Mutation of captured var 'x' in concurrently-executing code；
所捕获对象必须实现 Sendable 协议，否则 Warning: Capture of 'x' with non-sendable type 'X' in a @Sendable closure。

还记得 Swift 新并发框架之 actor 中最后那个 crash 吗：

```swift extension User { func testUser(callback: @escaping () -> Void) { for _ in 0..<1000 { DispatchQueue.global().async { callback() } } } }

extension BankAccount { func test() { let user = User.init(name: "Tom", age: 18) user.testUser { let b = self.balances[1] ?? 0.0 self.balances[1] = b + 1 print("i = (0), (Thread.current), balance = (String(describing: self.balances[1]))") } } } ```

这个 crash 该如何 fix 呢？

可以思考一下~

``swift extension User { // 由于 callback 会在并发环境下执行，故用@Sendable` 修饰 // 一般情况下，@Sendable closure 都是异步的，否则受限于 @Sendable 的规则无法捕获 Actor-isolated property func test(callback: @escaping @Sendable () async -> Void) { for _ in 0..<1000 { DispatchQueue.global().async { // 在同步上下文中一般通过 Task 开启一个异步上下文 Task{ await callback() } } } } }

extension BankAccount { func changeBalances(newValue: Double) { balances[1] = newValue }

func test() { let user = User.init(name: "Tom", age: 18)

user.test { [weak self] in
  guard let self = self else { return }

  let b = await self.balances[1] ?? 0.0
  // 对 Actor-isolated property 的修改需提取到单独的方法里
  // 不能直接在 @Sendable 闭包修改
  await self.changeBalances(newValue: b + 1)
  print("i = \(0), \(Thread.current), balance = \(String(describing: await self.balances[1]))")
}

} } ```