swift-actor-persistence

name swift-actor-persistence description Swiftでactorを使用してスレッドセーフなデータ永続化を実装する——メモリキャッシュとファイルバックドストレージを組み合わせ、設計によってデータ競合を排除する。 origin ECC スレッドセーフな永続化のための Swift Actor Swiftのactorを使用してスレッドセーフなデータ永続化レイヤーを構築するパターン。メモリキャッシュとファイルバックドストレージを組み合わせ、actorモデルを活用してコンパイル時にデータ競合を排除する。 起動条件 Swift 5.5以降でデータ永続化レイヤーを構築する場合 共有可変状態へのスレッドセーフアクセスが必要な場合 手動の同期（ロック、DispatchQueue）を排除したい場合 ローカルストレージを持つオフラインファースとアプリを構築する場合 コアパターン Actorベースのリポジトリ Actorモデルはシリアライズされたアクセスを保証する——コンパイラによって強制されるデータ競合なし。 public actor LocalRepository < T : Codable & Identifiable > where T . ID == String { private var cache: [ String : T ] = [:] private let fileURL: URL public init ( directory : URL = .documentsDirectory, filename : String = "data.json" ) { self .fileURL = directory.appendingPathComponent(filename) // Synchronous load during init (actor isolation not yet active) self .cache = Self .loadSynchronously(from: fileURL) } // MARK: - Public API public func save ( _ item : T ) throws { let previous = cache[item.id] cache[item.id] = item do { try persistToFile() } catch { // ディスク書き込み失敗時はキャッシュをロールバックして整合性を維持 cache[item.id] = previous throw error } } public func delete ( _ id : String ) throws { let previous = cache[id] cache[id] = nil do { try persistToFile() } catch { // ディスク書き込み失敗時はキャッシュをロールバックして整合性を維持 cache[id] = previous throw error } } public func find ( by id : String ) -> T ? { cache[id] } public func loadAll () -> [ T ] { Array (cache.values) } // MARK: - Private private func persistToFile () throws { let data = try JSONEncoder ().encode( Array (cache.values)) try data.write(to: fileURL, options: .atomic) } private static func loadSynchronously ( from url : URL ) -> [ String : T ] { guard let data = try? Data (contentsOf: url), let items = try? JSONDecoder ().decode([ T ]. self , from: data) else { return [:] } return Dictionary (uniqueKeysWithValues: items.map { ( $0 .id, $0 ) }) } } 使い方 Actorの分離により、すべての呼び出しは自動的に非同期になる： let repository = LocalRepository < Question >() // Read — fast O(1) lookup from in-memory cache let question = await repository.find(by: "q-001" ) let allQuestions = await repository.loadAll() // Write — updates cache and persists to file atomically try await repository.save(newQuestion) try await repository.delete( "q-001" ) @Observable ViewModel との組み合わせ @Observable final class QuestionListViewModel { private(set) var questions: [ Question ] = [] private let repository: LocalRepository < Question > init ( repository : LocalRepository < Question > = LocalRepository ()) { self .repository = repository } func load () async { questions = await repository.loadAll() } func add ( _ question : Question ) async throws { try await repository.save(question) questions = await repository.loadAll() } } 重要な設計上の決定 決定 理由 Actorを使用（クラス + ロックではなく） コンパイラによって強制されるスレッド安全性、手動同期不要 メモリキャッシュ + ファイル永続化 キャッシュからの高速読み取り、ディスクへの永続的な書き込み 初期化時の同期ロード 非同期初期化の複雑さを回避 IDをキーとする辞書 識別子によるO(1)検索 ジェネリック Codable & Identifiable あらゆるモデル型で再利用可能 アトミックなファイル書き込み（ .atomic ） クラッシュ時の部分書き込みを防ぐ ベストプラクティス Actorの境界を越えるすべてのデータに Sendable 型を使用する Actorのパブリックなアビリティを最小化する —— 永続化の詳細ではなく、ドメイン操作のみを公開する .atomic 書き込みを使用する —— 書き込み中のアプリクラッシュによるデータ破損を防ぐ init で同期的にロードする —— 非同期イニシャライザはローカルファイルに対するわずかな利点のために複雑さが増す @Observable ViewModelと組み合わせる —— リアクティブなUI更新を実現する 避けるべきアンチパターン Swiftの新しい並行処理コードでActorの代わりに DispatchQueue または NSLock を使用する 内部のキャッシュ辞書を外部の呼び出し元に公開する 初期化後にファイルURLを外部から変更可能にする（初期化時のみ設定を許可すること） すべてのActor メソッド呼び出しが await であることを忘れる——呼び出し元は非同期コンテキストを処理する必要がある Actor の分離をバイパスするために nonisolated を使用する（本末転倒） 使用場面 iOS/macOSアプリのローカルデータストレージ（ユーザーデータ、設定、キャッシュコンテンツ） 後でサーバーと同期するオフラインファーストアーキテクチャ アプリの複数の部分から並行アクセスされる共有可変状態 DispatchQueue ベースのレガシーなスレッド安全機構を最新のSwift並行処理に置き換える