图解 AsyncSequence 异步序列

Posted 2021-08-04 程序员大咖

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作者丨凌雨

来源丨知识小集（ID：zsxjtip）

Swift 5.5 为我们带来了 async/await，同时也为我们带来了与之相关的一些新的设计模式和便捷的 API，能让我们更舒服地写代码。基于 async/await 的异步序列就是其中之一。《Meet AsyncSequence》这个 Session 就向我们介绍了异步序列的概念以及使用，一起来看看。

认识异步序列

上面这段代码的目标是下载一个 csv 文件。一个 csv 文件是一个文本文件，每行是一个完整数据行，每行通过指定的分割符组织数据。

下载文件通常是一件耗时的事情，如果数据量很大时，可能需要等待很长时间，因此我们通常会让它异步执行。但有时候我们可能并不想等待所有东西都下载完再展示，而是边下载边展示。所以上面的代码使用了 async/await，即 for-await-in 配合 URL.lines.dropFirst() 函数，在接收到每一行时，去执行想要的操作。

在 《Meet Swift async/await》中可以了解 async/await，在这不多做解释。

这里我们的关注点是 URL.lines 这个属性，文档目前没有对 lines 的详细解释，我们可以看下它的声明：

var lines: AsyncLineSequence<URL.AsyncBytes> { get }

lines 的类型是 AsyncLineSequence，是文本行的异步序列

struct AsyncLineSequence<Base> where Base : AsyncSequence, Base.Element == UInt8

而它继承自 AsyncSequence，也就是我们今天的主角。它是一个协议，提供对其元素的异步、顺序、迭代访问。

// A type that provides asynchronous, sequential, iterated access to its elements.
protocol AsyncSequence

AsyncSequence 会在每个元素上挂起，并在底层迭代器产生值或抛出异常时恢复。

异步序列更像是描述如何随时间产生值，可能产生 0 个或多个值，当迭代器返回 nil 时，表示迭代完成，与普通序列一样。而错误发生时，也会返回 nil 表示结束。

基本原理

如上两图，对于常规迭代，编译器会做一些简单的转换。首先创建一个迭代器变量，然后在 while 循环中调用 next()

而要使用 async/await，编译只做了一个很小的改动，将 makeIterator() 改成 makeAsyncIterator() 即可，这时便可以使用 for-await-in 了。实际上，AsyncSequence 的使用与 Sequence 很相似。

使用

有几种方法可以使用异步序列

• for-await-in
• for-try-await-in：异步序列会招抛出异常；

另外，异步序列中同样可以使用 break 来跳出循环，或者使用 continue 来跳过本次循环

由于异步序列可能抛出异常，所以我们同样可以捕获异常来处理

还可以使用 async 来封装异步序列迭代，让异步序列迭代与其它任务并行。如果异步序列是无限运行的，这怎么处理就很有用。

更重要的是，我们还可以显示终止迭代

新的 AsyncSequence API

除了新加了 AsyncSequence 及相关类外，Swift 5.5 也内置了很多现成的 AsyncSequence API。我们一起来看看。

• FileHandle：从文件中读取通常是异步行为的主要用例，FileHandle 现在有一个新的 bytes 属性，可以访问来自该 FileHandle 的异步字节序列

• URL：URL 新增了一个便利属性，可以从文件或网络中的内容返回 AsyncSequence 行，这将使许多以前非常复杂的任务变得简单和安全。

• URLSession：URLSession 现在有一个 bytes 函数来获取给定 URL 或 URLRequest 的异步字节序列。

• Notification：通知现在也可以使用新的通知 API 来等待通知，可以看到迭代并不是与 AsyncSequence 交互的唯一方式。使用像 firstWhere 这样的方法，连同通知异步序列，允许一些非常简洁的新设计模式，可以使以前表达复杂逻辑的代码现在紧凑且更易于阅读。

当然，还有许多其它新的 API 用于异步操作，以用于处理异步序列的值。

构建自己的异步序列

除了使用 SDK 提供的内置 API 外，我们也可以自定义异步序列。使用异步序列的场景也很广，几乎任何不需要响应并且只是通知出现新值的场景都适合异步序列。

例如下面这个场景，QuakeMonitor 有一个处理程序属性和启动/停止监听方法，很适合使用异步序列。

创建了一个监视器，并分配了一个获取值的处理程序，然后启动监视器，以便可以将地震发送到处理程序。只需少量代码即可构建异步序列。

构造异步流时，指定元素类型和构造闭包。闭包中有一个 yield，可以多次产生值、完成或处理终止。onTermination 可以处理取消和清理。

使用起来也很方便，如结合现有的 filter 方法，或者使用 for-await-in 语句。

上面创建异步序列是基于 AsyncStream，它包括异步序列所有需要所有事情，如安全性、迭代、取消操作、甚至是处理缓冲。

而如果涉及到错误处理的话，则需要使用到 AsyncThrowingStream，它与 AsyncStream 一样，但可以通过从迭代中抛出异常来处理失败。

小结

AsyncSequence 是一个非常强大的工具，可以安全地处理多个异步值。而且使用起来和 Sequence 一样简单，为我们的代码带来更多便捷。

-End-

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