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

【Swift】この ModelActor ってなぜ生きてるの?

公式サンプルコードを見ながら作りました。



👉 【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 hatena-bookmark

🔄 謎

サンプルコードに従った流れで実装しました。

ModelActor の内部 に static な自己インスタンスを持って、


@ModelActor
actor BirdBrain {
    private(set) static var shared: BirdBrain!
    
    static func createSharedInstance(modelContext: ModelContext) {
        shared = BirdBrain(modelContainer: modelContext.container)
    }
    
    func process(transaction verificationResult: VerificationResult<Transaction>) async {
    }
    
    func status(for statuses: [Product.SubscriptionInfo.Status], ids: PassIdentifiers) -> PassStatus {
    }
    
    func checkForUnfinishedTransactions() async {
    }
    
    func observeTransactionUpdates() {
    }

View の onAppear() でインスタンス生成。ModelActor 内の関数は Task 内で呼ぶ。


struct BackyardBirdsShopViewModifier: ViewModifier {
    @Environment(\.modelContext) private var modelContext
    
    func body(content: Content) -> some View {
        ZStack {
            content
        }
        .subscriptionPassStatusTask()
        .onAppear {
            BirdBrain.createSharedInstance(modelContext: modelContext)
        }
        .task {
            await BirdBrain.shared.observeTransactionUpdates()
            await BirdBrain.shared.checkForUnfinishedTransactions()
        }

👉 sample-backyard-birds/Multiplatform/Shop/BirdBrain.swift at 832515e4abb9224c1970e40a3bd9b82900019187 · apple/sample-backyard-birds hatena-bookmark
👉 sample-backyard-birds/Multiplatform/Shop/BackyardBirdsShopViewModifier.swift at main · apple/sample-backyard-birds hatena-bookmark

というかんじで、

  • ModelActor の内部 に static な自己インスタンスを持つ。
  • View の onAppear() でインスタンス生成。
  • ModelActor 内の関数は Task 内で呼ぶ。

このきまりで実装すると動くっちゃあ動くけど。

しかし、この ModelActor ってなぜ生きてるの?

いつ死ぬの?

死んでるように見えるけど、なぜ関数が呼べるのですか。

View と一緒に死ぬ?

(→ つづく)

【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