Основные коллекции в Swift (Array, Dictionary, Set) по умолчанию не являются потокобезопасными. Это связано со следующими проблемами при одновременном доступе из нескольких потоков:
-
Состояние гонки (Race Condition):
- Несколько потоков могут одновременно пытаться изменить одну и ту же коллекцию.
- Результат операции становится непредсказуемым и зависит от того, в каком порядке потоки выполнят свои действия.
- Пример: один поток добавляет элемент, другой удаляет, третий читает — порядок операций не гарантирован.
-
Несогласованное состояние (Inconsistent State):
- Во время модификации коллекции (например, при добавлении или удалении элементов) ее внутренняя структура может временно находиться в промежуточном, нестабильном состоянии.
- Если другой поток попытается прочитать или изменить коллекцию в этот момент, это может привести к краху приложения или неожиданным данным.
-
Запись поверх записи (Write-After-Write):
- Если два потока пытаются записать данные по одному и тому же индексу или ключу, итоговое значение будет тем, которое было записано последним, но порядок может быть непредсказуем.
-
Чтение после записи (Read-After-Write):
- Один поток записывает данные, другой пытается их прочитать. Если чтение происходит до завершения записи, будет прочитано старое или некорректное значение.
-
Mutating методы:
- Методы, изменяющие коллекцию (например,
append, remove, updateValue), создают проблемы при вызове из нескольких потоков без синхронизации.
Для обеспечения потоковой безопасности при работе с коллекциями из разных потоков необходимо использовать механизмы синхронизации, такие как:
- Блокировки (Locks):
NSLock, NSRecursiveLock
- Диспетчерские очереди (Dispatch Queues): Использование серийных очередей или барьеров (
.barrier флаг на параллельной очереди) для контроля доступа.
- Атомарные операции: Хотя Swift не имеет встроенных атомарных типов данных коллекций, этот принцип важен для низкоуровневой синхронизации.
Пример использования DispatchQueue с барьером для безопасного доступа к массиву:
swift