Sendable — این چیست، پروتکل ایمنی رشته

پروتکل Sendable در Swift چیست؟

Sendable — این یک پروتکل از کتابخانه استاندارد Swift (SE-0302) است که تیپ‌های ایمن برای انتقال بین دامنه‌های جداگانه را علامت‌گذاری می‌کند. دامنه جداگانه شامل actor، وظیفه Task یا کنتکست @MainActor است. Sendable هیچ نیازمندی ندارد — آن به عنوان یک نشانگر ایمنی عمل می‌کند.

چرا Sendable نیاز است

قبل از Swift 5.5، توسعه‌دهندگان می‌توانستند هر شیئی را از طریق DispatchQueue بین رشته‌ها انتقال دهند و کامپایلر بررسی نمی‌کرد که آیا این ایمن است یا خیر. Sendable این شکاف را می‌بندد: اکنون کامپایلر خود انتقالات بین‌رشته‌ای را ردیابی می‌کند و انتقالات ناامن را مسدود می‌کند. این کد همزمان را حتی قبل از اجرا بیشتر قابل اعتماد می‌کند.

struct UserProfile: Sendable {
    let name: String
    let age: Int
}

class NonSendableClass {
    var counter: Int = 0
}

در مثال، UserProfile می‌تواند به‌طور ایمن بین رشته‌ها انتقال یابد، زیرا این یک ساختار با ویژگی‌های ثابت از انواع Sendable است. NonSendableClass در صورت انتقال از طریق await یا Task باعث خطای کامپایل خواهد شد.

کدام تیپ‌ها به‌طور پیش‌فرض با Sendable مطابقت دارند

انواع Sendable در Swift به سه دسته تقسیم می‌شوند: انواع مقداری با ویژگی‌های Sendable، کلاس‌های final با وضعیت تغییرناپذیر و توابع/بسته‌هایی که با @Sendable علامت‌گذاری شده‌اند. کامپایلر به‌طور خودکار مطابقت Sendable را برای انواع مقداری استنباط می‌کند.

انواع مقداری و مطابقت خودکار

Struct, enum و tuple اگر تمامی ویژگی‌ها و مقادیر همراه آنها نیز Sendable باشند، به‌طور خودکار Sendable می‌شوند. این یک رویکرد محافظه‌کارانه است: اگر حتی یک ویژگی با Sendable مطابقت نداشته باشد، کل نوع ایمن تلقی نخواهد شد.

انواع پایه

تمامی انواع ساخته شده Swift — Int, String, Double, Bool, Optional, Array, Dictionary, Set — با Sendable مطابقت دارند. این ترکیب انواع را به‌طور پیش‌فرض ایمن می‌کند. توسعه‌دهنده فقط باید مراقب کلاس‌های سفارشی باشد.

Sendable و کلاس‌ها: @unchecked Sendable

@unchecked Sendable — این مکانیسمی است که به یک کلاس اجازه می‌دهد خود را صریحاً Sendable اعلام کند و بررسی‌های کامپایلر را دور بزند. توسعه‌دهنده مسئولیت ایمنی رشته‌ای چنین کلاسی را بر عهده می‌گیرد. این برای پل‌های Objective-C و ساختارهای بهینه‌شده مفید است.

کی از @unchecked Sendable استفاده کنیم

@unchecked Sendable زمانی استفاده می‌شود که کلاس به‌طور داخلی از طریق قفل‌ها یا عملیات اتمی ایمنی را تضمین می‌کند، اما کامپایلر نمی‌تواند این را به‌طور استاتیک بررسی کند. به عنوان مثال، کلاسی با os_unfair_lock یا pthread_mutex_t — ایمنی رشته‌ای آن توسط کد تأمین می‌شود، اما Swift آن را نمی‌بیند.

final class AtomicCounter: @unchecked Sendable {
    private var value: Int = 0
    private let lock = NSLock()
    
    func increment() {
        lock.lock()
        value += 1
        lock.unlock()
    }
}

@unchecked Sendable باید با احتیاط استفاده شود. این یک سیگنال واضح برای سایر توسعه‌دهندگان است: «من بررسی کردم، این ایمن است». خطا در پیاده‌سازی می‌تواند به مسابقه‌های به سختی قابل شناسایی منجر شود. قبل از استفاده از @unchecked، مطمئن شوید که نوع واقعاً نمی‌تواند به عنوان یک نوع مقداری بازنویسی شود.

Sendable در ترکیب با Actor

Actor و Sendable دو طرف یک سکه هستند. Actor وضعیت خود را جدا می‌کند، اما برای تبادل داده با دنیای خارجی باید انواع Sendable را برگرداند. اگر روش actor یک نوع غیر Sendable برگرداند، کامپایلر هشدار یا خطا صادر می‌کند.

انتقال داده‌ها از طریق Sendable

وقتی actor داده‌هایی را به کد خارجی ارسال می‌کند، این داده‌ها از مرز جداگانگی عبور می‌کنند. Sendable ضمانت می‌دهد که دریافت‌کننده می‌تواند آنها را در خارج از actor به‌طور ایمن استفاده کند. خود actor جداگانه باقی می‌ماند — وضعیت داخلی آن فاش نمی‌شود.

struct AccountSnapshot: Sendable {
    let id: UUID
    let balance: Double
    let lastUpdated: Date
}

actor BankActor {
    private var balance: Double = 0
    
    func snapshot() async -> AccountSnapshot {
        return AccountSnapshot(
            id: UUID(),
            balance: balance,
            lastUpdated: Date()
        )
    }
}

AccountSnapshot — این یک ساختار Sendable است که فقط ویژگی‌های let از انواع Sendable را دارد. این رویکرد best practice برای استخراج داده‌ها از actor است. عکس وضعیت به‌صورت مقدار انتقال می‌یابد و actor کنترل خود را بر وضعیتش از دست نمی‌دهد.

توابع و بسته‌های Sendable

@Sendable — این یک ویژگی برای توابع و بسته‌ها است که ضمانت می‌دهد بسته داده‌های غیر Sendable را به صورت تغییرپذیر جذب نمی‌کند. وقتی بسته به Task یا روش actor انتقال می‌یابد، باید Sendable باشد.

بررسی جذب در @Sendable بسته‌ها

کامپایلر بررسی می‌کند که @Sendable بسته ارجاعات قابل تغییر به کلاس‌ها را جذب نمی‌کند. جذب ویژگی‌های let از انواع Sendable مجاز است. جذب متغیر var از نوع ارجاعی منجر به خطا می‌شود، زیرا بسته ممکن است همزمان با تغییر اجرا شود.

func performAsync(operation: @Sendable () -> Void) {
    Task {
        await operation()
    }
}

let constant = "Safe"
var counter = 0
// counter — جذب var کانتر را تغییر می‌دهد، خطای کامپایل
performAsync { // ❌ تغییر var جذب‌شده
    print(constant)
}

قانون ساده است: @Sendable بسته فقط می‌تواند داده‌هایی را جذب کند که خود Sendable هستند و از خارج موتاسیون نخواهند شد. برای کلاس‌ها، اگر کلاس به عنوان Sendable علامت‌گذاری نشده است، جذب ارجاع weak self مجاز است. این از چرخه‌های کلاسیک retain و race condition جلوگیری می‌کند.