Auf der diesjährigen Swift Heroes Konferenz (April 2021) wurde in einem Vortrag von Vincent Pradeilles das neue Swift Feature Async/Await (ab Swift 5.5) vorgestellt. Wir iOS Entwickler aus dem Thalia App Team haben uns den Vortrag angehört und waren begeistert von den neuen Möglichkeiten des Sprachfeatures, zur Vereinfachung von asynchronem Code. Andere Programmiersprachen (wie zB. C#) besitzen dieses Feature schon länger und wir sind froh, dass Swift jetzt nachgezogen hat.

Viele iOS Entwickler kennen das Problem, dass asynchroner Code schnell unleserlich, unübersichtlich und kompliziert werden kann. Genau dieses Problem soll Async/Await lösen, weshalb wir die Funktionsweise und Benutzung im folgenden Artikel mit Codebeispielen veranschaulichen wollen. Dabei stellen wir Async/Await auch den Alternativen gegenüber, um die Vorteile und Unterschiede zu bisherigen Verfahren deutlich zu machen.

Ziel des Artikels soll es sein, für Entwickler, die noch keine Berührung mit dem neuen Swift-Sprachfeature Async/Await hatten, die Grundlagen des Features zu erläutern. Für diejenigen, die sich schon ein bisschen mit dem Thema beschäftigt haben, empfehlen wir zur Vertiefung des Wissens die WWDC 2021 Session über Async/Await anzuschauen.

Problemstellung und Lösungsmöglichkeit mit Completions

In dem Beispiel aus dem Vortrag von Vincent Pradeilles soll der Anwender mit Vor- und Nachnamen begrüßt werden. (Konsolenausgabe) Dafür muss eine UserId geladen werden, um damit den Vor- und Nachnamen zu laden. Die klassische Lösungsmöglichkeit für dieses Problem in Swift sind Completions.

In Abb. 1 sehen wir, wie eine solche Problemlösung mit Completions aussehen könnte. Wir sehen das der Code nicht so gut leserlich ist, da er eine Verschachtelung von Methodenaufrufen enthält (Pyramid of Doom), was bei diesem Beispiel noch einigermaßen verständlich ist, aber bei mehr Aufrufen schnell sehr unleserlich und kompliziert werden kann.

Implementierung mit Async/Await

In Abb. 2 sehen wir, wie das Problem mit Async/Await gelöst werden kann. Das async-Keyword dient dazu dem Compiler zu signalisieren, dass in dieser Methode asynchrone Aufrufe stattfinden. Das await-Keyword bedeutet, dass hier auf das Ergebnis eines asynchronen Aufrufes gewartet werden muss. Im ersten Schritt wird über die Methode getUserId() die userId geladen. Erst wenn die userId geladen wurde, wird über die Methode getUserFirstname der firstname geladen. Im letzten Schritt wird der lastname geladen. D.h. die Aufrufe erfolgen seriell nacheinander.

Achtung: Enthält eine Methode ein await-Keyword, muss diese auch als asynchron über das async-Keyword markiert werden.

In Abb. 3 ist ein Beispiel zu sehen, um innerhalb der asynchronen Methode getUserId() eine Methode mit einer Completion aufzurufen (zB. um abwärtskompatibel zu bestehendem Code zu sein). Dazu kann man die Methode withCheckedContinuation aus der Swift Standard Library verwenden. Dabei wird die Rückgabe der UserId erst ausgeführt, wenn die resume Methode auf dem Continuation-Objekt aufgerufen wird.

In vielen Fällen ist es möglich asynchrone Methoden parallel auszuführen, um Zeit zu sparen. Mit Async/Await ist dies sehr einfach umzusetzen, durch Verwendung der Keywords async let wie in Abb. 4 zu sehen:

Zunächst wird, wie im ursprünglichen Code, die userId geladen. Durch die Deklaration der beiden Variablen firstname und lastname mit async let werden die beiden Methoden getUserFirstname  und getUserLastname  parallel ausgeführt. Erst wenn beide Methoden einen Rückgabewert liefern, wird das print-Statement ausgeführt. Dies wird erreicht durch das await-Keyword vor dem print-Statement.

Lösung mit Combine

Eine andere Lösungsmöglichkeit in Swift ist Combine zu nutzen.

In Abb. 5 sehen wir, wie das Problem mit Combine gelöst werden kann.

Die Lösung mit Combine ist nicht so tief verschachtelt wie die klassiche Lösung mit Completions, allerdings für diesen Anwendungsfall auch nicht sehr leserlich und etwas kompliziert.

Was ist nun die bessere Lösung?

Die Frage lässt sich nicht so leicht beantworten. Combine ist ein Werkzeug, das viel mehr bietet als Async/Await. Allerdings löst Async/Await dieses spezielles Problem besonders gut. Je nach Anwendungsfall muss entschieden werden, ob eine Lösung mit Combine oder Async/Await die bessere Wahl darstellt.

Lösung mit besseren Server APIs 😉

Fazit

Wir haben gesehen, wie man mit Async/Await Code schreiben kann, der klassichen Code mit Completions ersetzt. Außerdem wie man Code mit Completions aus einer async-Methode aufrufen kann (Abwärtskompatibilität) und wie man mit async let mehrere Aufrufe parallel ausführen kann. Es wurde auch gezeigt das das Problem mit Combine lösbar ist.

Uns hat der Vortrag von Vincent Pradeilles auf der Swift Heroes 2021 und die WWDC 2021 Sessions zu Async/Await so gut gefallen, dass wir das Sprachfeature gerne in Zukunft in der Thalia App verwenden möchten. Dabei ist zu beachten, dass die Verwendung erst ab iOS 15 möglich ist.

Natürlich sind die anderen Lösungswege über Combine und Completions genauso valide und es muss von Fall zu Fall unterschieden werden, welche Lösung die Beste für das jeweilige Problem darstellt.