Task Group简介

Swift的结构化并发通过Task Group提供了一种优雅的方式来管理一组相关的异步任务。与普通Task的独立执行不同，Task Group允许开发者并行运行多个子任务，并集中处理结果或错误。这一机制在需要批量执行异步操作时尤为强大，例如同时下载多张图片或处理多个API请求。本节将介绍Task Group的基本概念、核心作用及其在Swift并发体系中的地位，带你进入结构化并发的世界。

什么是Task Group？

Task Group是Swift并发模型中的一种结构化工具，通过withTaskGroup或withThrowingTaskGroup函数创建。它定义了一个任务组，允许在其中添加多个子任务，并等待所有任务完成。Task Group的主要特点包括：

  • 并行执行：子任务并发运行，利用多核处理器。
  • 结果收集：统一获取所有子任务的结果。
  • 结构化管理：任务之间的关系明确，生命周期受控。

与普通Task的对比：

  • 普通Task：独立运行，需手动等待结果。
  • Task Group：组内任务统一调度，结果集中处理。

基本示例：

func fetchItem(id: Int) async -> String {
    try? await Task.sleep(nanoseconds: 1_000_000_000)
    return "项目\(id)"
}

Task {
    let results = await withTaskGroup(of: String.self) { group in
        for id in 1...3 {
            group.addTask {
                await fetchItem(id: id)
            }
        }
        
        var collected = [String]()
        for await result in group {
            collected.append(result)
        }
        return collected
    }
    print("结果：\(results)")
}

输出：

结果：["项目1", "项目2", "项目3"]
  • of: String.self：指定子任务返回类型。
  • addTask：添加子任务。
  • for await：收集结果。

核心作用

Task Group在Swift并发中扮演了重要角色：

  1. 并行处理
    多个任务同时运行，缩短总执行时间。例如，三次fetchItem并行只需约1秒，而串行需3秒。

  2. 结构化并发
    子任务的生命周期绑定到组，自动清理，避免资源泄漏。

  3. 统一结果管理
    通过迭代组收集所有结果，无需手动跟踪每个Task。

  4. 错误传播
    在抛出错误的组中，任意子任务失败会导致整个组提前结束。

它解决了普通Task在多任务场景下的分散管理问题。

创建Task Group的方式

Swift提供了两种主要方式创建Task Group：

1. withTaskGroup

用于无错误的子任务，返回结果集合：

let items = await withTaskGroup(of: Int.self) { group in
    for i in 1...5 {
        group.addTask {
            try? await Task.sleep(nanoseconds: 500_000_000)
            return i * 2
        }
    }
    return await group.reduce(0, +) // 累加结果
}
print("总和：\(items)") // 输出：总和：30
  • reduce：直接聚合结果。

2. withThrowingTaskGroup

支持抛出错误的子任务：

enum FetchError: Error {
    case failed
}

func fetchWithError(id: Int) async throws -> Int {
    try await Task.sleep(nanoseconds: 500_000_000)
    if id == 3 { throw FetchError.failed }
    return id
}

Task {
    do {
        let sum = try await withThrowingTaskGroup(of: Int.self) { group in
            for id in 1...5 {
                group.addTask {
                    try await fetchWithError(id: id)
                }
            }
            return try await group.reduce(0, +)
        }
        print("总和：\(sum)")
    } catch {
        print("错误：\(error)")
    }
}

输出（因错误提前结束）：

错误：failed
  • 错误抛出后，组内未完成任务被取消。

与普通Task的区别

特性普通TaskTask Group
执行方式独立运行并行组内任务
结果收集手动等待value自动聚合结果
生命周期需手动管理组内自动清理
错误处理单独捕获统一抛出

Task Group将分散的任务组织为一个整体，提升了并发管理的效率。

使用场景

Task Group适用于以下场景：

  • 批量下载：并行获取多张图片或文件。
  • 并行API调用：同时请求多个数据端点。
  • 数据处理：对数据集分片并行计算。

例如，下载多张图片的伪代码：

let images = await withTaskGroup(of: UIImage.self) { group in
    for url in imageURLs {
        group.addTask { await downloadImage(from: url) }
    }
    return await group.compactMap { $0 }
}

注意事项

  1. 任务添加时机
    必须在返回结果前添加所有任务，组迭代开始后无法新增。

  2. 线程安全
    子任务运行于后台，结果处理可能需切换到主线程。

  3. 性能考量
    过多子任务可能耗尽线程池，需平衡并行度。

小结

Task Group是Swift结构化并发的核心工具，通过并行执行和统一管理子任务，简化了多任务场景的处理。本节介绍了其定义、创建方式和基本用法，展示了它相较普通Task的优势。掌握Task Group，你将能高效处理批量异步操作。下一节将深入探讨并行任务的执行与结果聚合，进一步扩展你的并发技能。

内容说明

  • 结构：从概念到作用，再到创建方式和对比，最后总结。
  • 代码：包含简单示例和抛错示例，突出实用性。
  • 语气：讲解性且基础性，适合新章节开篇。
  • 衔接：承接第七章（Task管理），预告后续（并行执行）。
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