Swift で Singleton

前回、Apple サンプルコードを見ながら、生存期間が謎だったのですが。

👉 【Swift】この ModelActor ってなぜ生きてるの? hatena-bookmark

シンプルなクラスにするとこういうことですね。


class Cat {
  private(set) static var shared: Cat!

  private init() {}

  static func createInstance() {
    shared = Cat()
  }

  func show() {
    print("ねこ")
  }
}

Cat.createInstance()
Cat.shared.show() // ねこ

一度インスタンスを生成すると、

全スコープから参照可能な状態で、アプリが死ぬまで生きてるんですね。


👉 Singleton pattern - Wikipedia hatena-bookmark

どう書いてますか Singleton。

少し Xcode PlayGround で試してみます。

ざっくりこのようなイメージでいたけども。


class Monkey {
  private(set) static var instance: Monkey?

  private init() {}

  static func createInstance() -> Monkey {
    if (instance == nil) {
      instance = Monkey()
    }
    return instance!
  }

  func show() {
    print("さる")
  }
}

var monkey: Monkey? = Monkey.createInstance()
monkey?.show() // "さる"
monkey = nil
monkey?.show() // not show

公式ドキュメントを見ると以下のような感じになってます。

👉 Managing a Shared Resource Using a Singleton | Apple Developer Documentation hatena-bookmark


class Dog {
  static let shared = Dog()

  func show() {
    print("いぬ")
  }
}

Dog.shared.show() // いぬ


class Kiji {
  static let shared: Kiji = {
    let instance = Kiji()
    return instance
  }()

  func show() {
    print("きじ")
  }
}

Kiji.shared.show() // きじ

var shared: Kiji? = Kiji.shared
shared?.show() // きじ
shared = nil
shared?.show() // not show

本当に死んでるのか?

Swift では、結構嫌がられてますよね Singleton。

使いすぎて収集つかずに太っちゃうやつですかね。

👉 Automatic Reference Counting | Documentation hatena-bookmark
👉 Kotlin で書きたい「正しいシングルトン(Singleton)」 hatena-bookmark


【SwiftUI】SwiftData でスレッドセーフにバックグラウンドでデータを扱う 🔄 - @ModelActor

SwiftData は便利だけども UI スレッドが重くならないのかな。

という考えからの Todo アプリを作成しながらのスレッドまわりの実装修行。

 

🔄 実装イメージ

API にリクエストを投げると画面が自動的に更新される、という形。

時間のかかる処理は UI スレッドに負荷がかからないように他のスレッドで処理する。

SwiftUI のボタン押してのダウンロードリクエストから、WEB API からデータ取得して、SwiftData ストレージ に保存。

SwiftUI 上では SwiftData マクロ @Query で observe しておいて変化検出即時画面更新。

【SwiftUI】SwiftData をスレッドセーフにバックグラウンドでデータを扱う 🔄 - @ModelActor

そのまま、SwiftData ストレージはローカルキャッシュとなる。

 

🔄 SwiftData はバックグラウンドで使えるのか

WWDC2023 での会話らしいです。

@Duncan: As I understand it, SwiftData model objects are not thread-safe, just like NSManagedObjects. Are there any additional mechanisms to make managing this easier for us than it was in traditional Core Data? e.g., compiler warnings before passing an object out of its context?

@Dave N (Apple): We have provided the ModelActor protocol & the DefaultModelExecutor to make SwiftData work with Swift Concurrency. Use your ModelContainer to initialize a ModelContext in the initializer for your ModelActor conforming actor object and use that context to initialize a DefaultModelExecutor. This will allow you to use that context with async functions on your actor.

@Ben T (Apple): Swift will enforce sendability requirements

@Duncan: SwiftData のモデルオブジェクトは NSManagedObject と同様にスレッドセーフではないと理解しています。従来の Core Data と比べて、オブジェクトを扱う際に管理しやすくするための追加のメカニズムはありますか?例えば、オブジェクトをそのコンテキストから出す前にコンパイラの警告があるでしょうか?

@Dave N(Apple): 私たちは ModelActor プロトコルと DefaultModelExecutor を提供しており、Swift Concurrency と連携するための SwiftData を使用できます。ModelActor に準拠するアクターオブジェクトのイニシャライザで ModelContainer を使用して ModelContext を初期化し、そのコンテキストを使用して DefaultModelExecutor を初期化します。これにより、そのコンテキストをアクターの非同期関数で使用できるようになります。

@Ben T(Apple): Swift は送信可能性の要件を強制します。

👉 Using SwiftData in background? | Apple Developer Forums hatena-bookmark

1年前ぐらいの会話なので、今では使えそうです。

  • ModelContext
  • ModelActor
  • DefaultModelExecutor

が検索のキーワードでしょうか。

 

🔄 @ModelActor

このマクロを expand すると、前述の会話を実装していることがわかります。

class でなく actor に付けるようです。


@ModelActor
actor SampleService {
  nonisolated let modelExecutor: any SwiftData.ModelExecutor
  nonisolated let modelContainer: SwiftData.ModelContainer

  init(modelContainer: SwiftData.ModelContainer) {
    let modelContext = ModelContext(modelContainer)
    self.modelExecutor = DefaultSerialModelExecutor(modelContext: modelContext)
    self.modelContainer = modelContainer
  }
}

extension SampleService: SwiftData.ModelActor {
}

DefaultSerialModelExecutor() になっているのは、改良して直感的に順番通りに流れるようになったのかな。

ランダムにアドバイスをくれるAPIを利用して実装します。


{
  "slip": { 
    "id": 136, 
    "advice": "Everything matters, but nothing matters that much."
  }
}

👉 Advice Slip JSON API hatena-bookmark

modelContext が非同期関数内で利用できるようになりました。


@ModelActor
actor TodoService {
  private(set) static var shared: TodoService!
  
  static func create(modelContainer: ModelContainer) {
    shared = TodoService(modelContainer: modelContainer)
  }
  
  func download() async {
    do {
      for i in 0 ..< 10 {
        let random = await RandomAdvice.get()
        modelContext.insert(Todo(text: "\(i). \(random.slip.advice)"))
        try modelContext.save()
      }
    } catch {
      if Task.isCancelled {
        print("Task was cancelled.")
      }
    }
  }
}

Task は別ボタンでキャンセルできるように掴んでおく。


Button {
  task = Task {
    await TodoService.shared.download()
  }
} label: {
  Image(systemName: "icloud.and.arrow.down")
}
.onAppear {
  TodoService.create(modelContainer: modelContext.container)
}

 

🔄 まとめ

マクロって GitHub でコードを眺めてるとコードの意味が全くみえない。

しかし、SwiftData のみでここまでできることに驚きました。



恐るべし。

しかし、謎なことが、

👉 【Swift】この ModelActor ってなぜ生きてるの? hatena-bookmark

 

🔄 参考

👉 Context outside of SwiftUI Views | Apple Developer Forums hatena-bookmark
👉 Sendable and @Sendable closures explained with code examples hatena-bookmark
👉 SwiftData background inserts using… | Apple Developer Forums hatena-bookmark
👉 ModelActor Implementation Changes … | Apple Developer Forums hatena-bookmark


【Swift】URLSession.shared.dataTask() をうまく使いこなせない

これは、犬の写真を取得する既存のコードです。

URLSessionで completionHandlerベースの便利なメソッドを使用しています。

コードは簡単なように見えて、私のテストでうまくいきましたが、少なくとも3つの間違いがあります。流れ順に見てみましょう。

dataTask を作成して resume します。そして、タスクが完了したら、completionHandler で応答を確認し、画像を作成し終了します。前後しながら流れていきます。

スレッドはどうでしょう。

小さなコードなのに驚くほど複雑で合計で3つの異なる実行コンテキストがあります。

最も外側のレイヤーは呼び出し元のスレッドまたはキューで実行され、completionHandler はセッションのデリゲートキューで実行され、最後に completionHandler はメインキューで実行されます。コンパイラでは捕捉できないので、スレッドの問題を避けるために細心の注意を払う必要があります。

今気づきましたが、completionHandler の呼び出しは、メインキューに一貫してディスパッチされません。これはバグかもしれません。

また、早期リターンをしていないのでエラーが発生した場合、completionHandler を2回呼び出すことになります。これは、作成者の意図と違う可能性があります。

また、最後の UIImage の作成は失敗する可能性があります。データが誤った形式の場合、この UIImage は nil を返すので、nil 画像と nil エラーの両方で completionHandler を呼び出すでしょう。

 

💡 新しい API


URLSession.shared.data()
URLSession.shared.upload()
URLSession.shared.download()
URLSession.shared.bytes()

👉 URLSession | Apple Developer Documentation hatena-bookmark

以下、参考にしたい新しいAPIのサンプルコードです。


// Fetch photo with async/await

func fetchPhoto(url: URL) async throws -> UIImage {
  let (data, response) = try await URLSession.shared.data(from: url)

  guard let httpResponse = response as? HTTPURLResponse,
        httpResponse.statusCode == 200 else {
    throw WoofError.invalidServerResponse
  }

  guard let image = UIImage(data: data) else {
    throw WoofError.unsupportedImage
  }
  return image
}


// URLSession.data

let (data, response) = try await URLSession.shared.data(from: url)
guard let httpResponse = response as? HTTPURLResponse,
      httpResponse.statusCode == 200 
else {
  throw MyNetworkingError.invalidServerResponse
}


// URLSession.upload

var request = URLRequest(url: url)
request.httpMethod = "POST"

let (data, response) = try await URLSession.shared.upload(for: request, fromFile: fileURL)
guard let httpResponse = response as? HTTPURLResponse,
      httpResponse.statusCode == 201
else {
  throw MyNetworkingError.invalidServerResponse
}


// URLSession.download

let (location, response) = try await URLSession.shared.download(from: url)
guard let httpResponse = response as? HTTPURLResponse,
      httpResponse.statusCode == 200 
else {
  throw MyNetworkingError.invalidServerResponse
}

try FileManager.default.moveItem(at: location, to: newLocation)


// Cancellation

let task = Task {
  let (data1, response1) = try await URLSession.shared.data(from: url1)
  let (data2, response2) = try await URLSession.shared.data(from: url2)
}

task.cancel()


// asyncSequence demo

let (bytes, response) = try await URLSession.shared.bytes(from: Self.eventStreamURL)
guard let httpResponse = response as? HTTPURLResponse, httpResponse.statusCode == 200 else {
  throw WoofError.invalidServerResponse
}

for try await line in bytes.lines {
  let photoMetadata = try JSONDecoder().decode(PhotoMetadata.self, from: Data(line.utf8))
  await updateFavoriteCount(with: photoMetadata)
}


// task specific delegate demo

class AuthenticationDelegate: NSObject, URLSessionTaskDelegate {
  private let signInController: SignInController
    
  init(signInController: SignInController) {
    self.signInController = signInController
  }
    
  func urlSession(_ session: URLSession,
                  task: URLSessionTask,
                  didReceive challenge: URLAuthenticationChallenge) async -> (URLSession.AuthChallengeDisposition, URLCredential?) {
    if challenge.protectionSpace.authenticationMethod == NSURLAuthenticationMethodHTTPBasic {
      do {
        let (username, password) = try await signInController.promptForCredential()
          return (.useCredential, URLCredential(user: username, password: password, persistence: .forSession))
      } catch {
        return (.cancelAuthenticationChallenge, nil)
      }
    } else {
      return (.performDefaultHandling, nil)
    }
  }
}

最初の async/await のコードをベースに、どれかのパターンで対応できそうです。

確かに使いやすそうです。

 

💡 まとめ

最近のプログラミング言語は仕様の変化が速いので、ネットで検索するとどれを使ったらいいのか、私たち初心者は混乱します。

ありがたい Apple 公式の公開資料からでした。

👉 Use async/await with URLSession - WWDC21 - Videos - Apple Developer hatena-bookmark

次は、人気の

Alamofire/Alamofire: Elegant HTTP Networking in Swift hatena-bookmark

を使ってみたいと思っています。


// Automatic String to URL conversion, Swift concurrency support, and automatic retry.
let response = await AF.request("https://httpbin.org/get", interceptor: .retryPolicy)
                       // Automatic HTTP Basic Auth.
                       .authenticate(username: "user", password: "pass")
                       // Caching customization.
                       .cacheResponse(using: .cache)
                       // Redirect customization.
                       .redirect(using: .follow)
                       // Validate response code and Content-Type.
                       .validate()
                       // Produce a cURL command for the request.
                       .cURLDescription { description in
                         print(description)
                       }
                       // Automatic Decodable support with background parsing.
                       .serializingDecodable(DecodableType.self)
                       // Await the full response with metrics and a parsed body.
                       .response
// Detailed response description for easy debugging.
debugPrint(response)

どうぞよろしくおねがいします。