8、Swift协程详解:TaskLocal

TaskLocal 值的定义和使用

TaskLocal 值就是 Task 私有的值,不同的 Task 对于这个变量的访问将得到不同的结果。

下面我们给出示例演示如何定义一个 TaskLocal 值:

TaskLocal 值必须定义为静态的存储属性,并使用 TaskLocal 这个属性包装器(property wrapper)来包装。TaskLocal 值也受限于属性包装器的支持范围,不能定义为顶级属性。

变量 tag 的初始值为 default,属性包装器 TaskLocal 的构造器会接收这个值并存起来备用:

了解属性包装器的读者应该也能想到初始值的定义还可以写:

通过观察 TaskLocal 的定义,我们也发现它对于被包装的类型是有要求的,即要实现 Sendable 协议。

了解了定义之后,接下来看用法。

首先要写入值,我们只需要调用属性包装器的 withValue 函数,它的声明如下:

调用示例如下:

其中 $tag 就是 tag 的属性包装器的 projectedValue,这个值正是 TaskLocal 这个属性包装器对象本身。

withValue 有两个参数,一个是要绑定给 tag 的值,即 MyTask;另一个就是一个闭包,这个绑定的值只有在这个闭包当中有效,一旦闭包执行结束,tag 绑定的值的生命周期也就结束了。

接下来我们尝试去读取它:

读取的方式就显得普通而又枯燥了。写法非常直接,不过大家要明白,这个读的行为实际上是通过 TaskLocal 属性包装器完成的。

作为对比,我们给出一个稍微完整的例子:

运行结果如下:

Task 对于 TaskLocal 的继承

上一篇文章当中我们通过示例演示了 initdetach 构造的 Task 实例对 actor 上下文的继承,这次我们给大家再演示一下对 TaskLocal 的继承,以进一步加深大家的理解:

这个例子相比之前的调度器的例子就更显得普通而又枯燥了,程序输出如下:

可以看到,通过 detached 创建的 Task 实例可谓是”六亲不认”,不仅不继承 actor 的上下文,也对 TaskLocal 不管不顾。另外不难想到的是,Swift 并没有提供修改外部 TaskLocal 值的 API,因此外部的 TaskLocal 值只能被继承,不能被修改。

深入探查 TaskLocal 的存储方式

TaskLocal 值虽然看起来就是个静态存储属性,但它的值实际上是存储在 Task 相关的内存当中的。它的读写性能自然也与它的存储方式有关,因此为了确保能够正确合理的使用 TaskLocal,我们有必要了解一下它究竟是如何存储的。

这时候我们注意到有几个关键的函数,它们的定义如下:

通过 _silgen_name 的值,我们可以找到他们在 C++ 当中的定义,以 _taskLocalValueGet 为例,我们给出 swift_task_localValueGet 的代码:

AsyncTask::localValueGet 本质上调用的就是 TaskLocal::Storage::getValue(AsyncTask *,const HeapObject *),我们同样可以找到它的实现:

可见,查找过程其实就是链表的遍历查找,时间复杂度为 O(n)。

我们再稍微观察一下插入和删除的代码:

不难发现这实际上就是一个采用头插法的单链表。为什么选择这样的设计呢?

显然,绝大多数情况下 TaskLocal 值的数量都不会很多,同时插入的值只在 withValue 函数范围内有效也使得绝大多数查找的值都排在链表前面,因此线性查找的效率并不会存在性能问题。

而链表的结构也使得增删节点非常容易,使用头插法使得 withValue 函数退出时释放销毁对应的值也变得非常容易,时间复杂度只需要 O(1)。

另外,使用单链表来存储 TaskLocal 值还有一个好处,那就是变量遮蔽,例如:

运行结果如下:

简单总结一下,TaskLocal 值是存在链表当中的,我们在使用过程中应当避免使用过多的 TaskLocal 值,也应该适当地减少对 TaskLocal 值的访问次数,以避免性能上最坏的情况出现。

本文我们对 TaskLocal 值的使用和实现机制做了剖析。

Original: https://www.cnblogs.com/strengthen/p/16243570.html
Author: 山青咏芝
Title: 8、Swift协程详解:TaskLocal

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