Actor — nedir, veri yalıtımı ve eşzamanlılık

Swift'te Actor Nedir?

Actor, bir sınıfa benzer ancak veri yarışlarına karşı otomatik korumaya sahip bir referans türüdür. Swift 5.5'te async/await ve Task ile birlikte eşzamanlılık sisteminin bir parçası olarak tanıtılmıştır. Bir actor, değişebilir durumunun açık senkronizasyon olmadan farklı iş parçacıklarından asla aynı anda okunmayacağını veya yazılmayacağını garanti eder.

Actor Bildirim Sözdizimi

Bir actor bildirmek için, actor anahtar sözcüğü ve ardından üyeleriyle birlikte süslü parantezler kullanılır. Sözdizimsel olarak, bir actor bir sınıfa benzer, ancak davranışı kökten farklıdır.

actor BankAccount {
    private var balance: Double
    
    init(initialBalance: Double) {
        self.balance = initialBalance
    }
    
    func deposit(amount: Double) {
        balance += amount
    }
    
    func getBalance() -> Double {
        return balance
    }
}

Derleyici, tüm actor özelliklerini ve yöntemlerini otomatik olarak yalıtarak yalnızca actor bağlamı içinde erişilebilir olmalarını sağlar. Actor'ün dışından balance'a erişmeye çalışırken, çağrı async olarak işaretlenmemişse derleyici bir hata üretecektir.

Actor'de Veri Yalıtımı Nasıl Çalışır

Veri yalıtımı, bir actor'ün temel kavramıdır. Bir actor, actor yürütücü mekanizması aracılığıyla durumuna karşılıklı olarak özel erişimi garanti eder. Her actor'ün, yalıtılmış üyelerine tüm erişimleri sırayla işleyen kendi yürütücüsü vardır.

Yalıtım Nasıl Çalışır

Actor'ün dışındaki kod onun yöntemini çağırdığında, çağrı actor yürütücü kuyruğuna yerleştirilir. Actor, aynı anda yalnızca bir görev yürüterek yarışların olmamasını garanti eder. İki iş parçacığı aynı anda deposit çağırırsa, ikinci çağrı birincinin tamamlanmasını bekler.

let account = BankAccount(initialBalance: 1000.0)
// Eşzamansız çağrı — actor dışından gerekli
await account.deposit(amount: 500.0)
let currentBalance = await account.getBalance()

Actor yöntemine yapılan her çağrı await gerektirir çünkü actor başka bir görevle meşgul olabilir. Bu bir hata değil, yarışları önleyen bilinçli bir tasarımdır. Swift, actor özelliklerinin getter ve setter'larını örtük olarak async yapar, bu nedenle bir özelliği okumak da await gerektirir.

Actor ve Sınıf Arasındaki Temel Farklar

Actor ve sınıfın her ikisi de referans türleridir, ancak çok iş parçacıklı bir ortamda davranışları büyük ölçüde farklılık gösterir. Bir sınıf, yarışlara karşı hiçbir otomatik koruma sağlamazken, bir actor bunu tür sistemi aracılığıyla derleyici düzeyinde gömer.

Actor Kalıtımı

Bir actor yalnızca başka bir actor'den miras alabilir ve bir sınıftan miras alamaz. Bu kasıtlıdır çünkü bir sınıf actor yalıtım mekanizmasından yoksundur ve türleri karıştırmak güvenlik garantilerini bozar.

actor SavingsAccount: BankAccount {
    func applyInterest(rate: Double) {
        let interest = balance * rate
        balance += interest
    }
}

Actor Yöntemlerine Eşzamansız Çağrılar

Eşzamansız çağrılar, harici koddan bir actor ile etkileşim kurma mekanizmasıdır. Bir actor durumunu yalıttığından, dışarıdan üyelerine herhangi bir erişim await gerektirir. Bu, Swift'in çağıran kodun iş parçacığını bloke etmemesini ve actor'ün diğer istekleri işleyebilmesini garanti etmesini sağlar.

Genel ve Yerel Actor'ler

Bildirilen actor türlerine ek olarak, Swift genel actor'leri — @MainActor özniteliğini destekler. Bu, sınıfları, özellikleri veya yöntemleri ana iş parçacığında yürütülebilir olarak işaretler. Bu, iOS uygulamalarındaki UI kodu için özellikle kullanışlıdır.

@MainActor
class ViewModel: ObservableObject {
    @Published var title: String = ""
    
    func updateTitle() {
        // Bu kodun ana iş parçacığında çalışması garanti edilir
        title = "New Title"
    }
}

@MainActor kullanımı, manuel olarak DispatchQueue.main.async çağırma ihtiyacını ortadan kaldırır ve kodu daha temiz ve güvenli hale getirir. Derleyici, ana iş parçacığına geçişin doğru şekilde gerçekleşmesini sağlar.

Nonisolated ve Actor-Isolated Bağlamlar

Nonisolated, bir actor'ün bir yöntemini veya hesaplanmış özelliğini yalıtılmamış olarak işaretlemeye izin veren bir anahtar sözcüktür. Bu tür üyeler, actor'ün yalıtılmış durumuna erişemez, ancak actor'ün dışından await olmadan çağrılabilir.

Nonisolated İşlevler

Nonisolated yöntemler, actor'ün değişebilir durumuna bağlı olmayan hesaplamalar için kullanışlıdır. Örneğin, formatBalance yöntemi doğrudan balance'a erişmez, yalnızca iletilen değeri biçimlendirir — böyle bir yöntemi nonisolated yapmak güvenlidir.

actor BankAccount {
    private var balance: Double = 0
    
    nonisolated func formatBalance(amount: Double) -> String {
        return "$\(amount)"
    }
}

Nonisolated üyeler eşzamanlı olarak yürütülür ve await gerektirmez. Ancak, actor tarafından yalıtılmış özellikleri doğrudan okuyamazlar. Bir nonisolated yöntemin actor'den bir değere ihtiyacı varsa, parametre olarak iletilmesi gerekir.

Reentrancy ve Yeniden Giriş

Reentrancy, eşzamansız bir çağrıyı beklerken bir actor'e yeniden girişe izin veren bir mekanizmadır. Reentrancy olmadan, bir actor'ün yöntemlerinden biri, sırayla ilkini bekleyen bir başkasını bekleseydi, actor sonsuza kadar kilitlenebilirdi.

Yeniden Giriş Nasıl Çalışır

Actor'ün içindeki kod await yürüttüğünde, actor geçerli görevi askıya alır ve sıradaki başka bir görevi işleyebilir. Await tamamlandıktan sonra görev devam eder. Bu, kilitlenmeleri önler ancak dikkat gerektirir: await noktaları arasında actor'ün durumu değişebilir.

actor DataProcessor {
    var cache: [Int: String] = [:]
    
    func process(id: Int) async -> String {
        if let cached = cache[id] {
            return cached
        }
        // await — yeniden giriş noktası
        let result = await fetchData(id: id)
        // Await'ten sonra önbellek değişmiş olabilir — tekrar kontrol edin
        cache[id] = result
        return result
    }
}

Geliştiriciler, yeniden girişi hesaba katmalı ve await noktalarından sonra actor'ün durumunu kontrol etmelidir. Tipik bir hata, actor yalıtımının eşzamansız askıya alma noktaları boyunca devam ettiğini varsaymaktır. Pratikte, await ile sonraki ifade arasında durum beklenenden farklı olabilir.